專利名稱：光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)中傾斜補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的傾斜補(bǔ)償。用于光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的存儲(chǔ)媒質(zhì)的實(shí)例例如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD、藍(lán)光盤(pán)(BD)等等。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域公知的是，光學(xué)存儲(chǔ)盤(pán)在可以存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)空間中包括至少一個(gè)疊層，其為連續(xù)的螺旋形式或者多個(gè)同心圓的形式。光盤(pán)可以是在制造過(guò)程中在光盤(pán)上存儲(chǔ)信息的只讀類型，這些數(shù)據(jù)僅供用戶讀取。光學(xué)存儲(chǔ)盤(pán)還可以是能夠?qū)懭腩愋偷谋P(pán)，可以由用戶在光盤(pán)上存儲(chǔ)信息。
為了在光學(xué)存儲(chǔ)盤(pán)的存儲(chǔ)空間中寫(xiě)入信息，或者從該盤(pán)讀取信息，光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器一方面包括用于容納和旋轉(zhuǎn)光盤(pán)的旋轉(zhuǎn)裝置，另一方面包括用于利用光束掃描存儲(chǔ)軌道的光學(xué)裝置。因?yàn)橐话愎獗P(pán)的技術(shù)、在光盤(pán)中存儲(chǔ)信息的方式以及從光盤(pán)讀取光學(xué)數(shù)據(jù)的方式都是公知的，所以本文中不必詳細(xì)描述這些技術(shù)。
然而，在讀取或者記錄數(shù)據(jù)的各種情況下，必須將光點(diǎn)定位在盤(pán)的軌道上。由為此而提供的物鏡的位置確定讀取光點(diǎn)的位置。應(yīng)當(dāng)在兩個(gè)方向聚焦(遠(yuǎn)離和朝向光盤(pán))和徑向方向上完成讀取光點(diǎn)的定位，由此完成物鏡的定位。這是通過(guò)移動(dòng)物鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，將物鏡安裝在致動(dòng)器中，因此將致動(dòng)器的控制用于對(duì)光點(diǎn)進(jìn)行聚焦和徑向定位。利用聚焦伺服系統(tǒng)將焦點(diǎn)位置保持在光盤(pán)信息層平面中，該聚焦伺服系統(tǒng)控制用于使光點(diǎn)聚焦的物鏡的軸向位置，并且一個(gè)徑向伺服系統(tǒng)被提供來(lái)控制焦點(diǎn)的橫向位置，以便保持聚焦到軌道上的光點(diǎn)得到掃描。
原則上，當(dāng)把光盤(pán)設(shè)置在盤(pán)電機(jī)中時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持光盤(pán)的平面盤(pán)形狀，從而使得光學(xué)拾取單元能夠在記錄和再現(xiàn)操作過(guò)程中保持其光軸垂直于該盤(pán)的記錄表面。在掃描記錄軌道的過(guò)程中，該光學(xué)拾取單元沿著與光盤(pán)的半徑一致的徑向移動(dòng)。
然而，設(shè)置在盤(pán)電機(jī)中的光盤(pán)不是平的，這主要是由于制造過(guò)程造成的。該光盤(pán)在徑向和圓周方向上均彎曲。因此，光學(xué)拾取單元的光軸不能夠在沒(méi)有干預(yù)的情況下精確地保持垂直于該盤(pán)的記錄表面。光軸與記錄表面之間在徑向上形成的夾角定義為徑向傾斜角。
從高頻(HF)信號(hào)中提取記錄在光盤(pán)上的用戶數(shù)據(jù)。由于例如HF信號(hào)的定時(shí)誤差，通常在讀取光盤(pán)時(shí)出現(xiàn)一定量的抖動(dòng)。這種抖動(dòng)的一些貢獻(xiàn)因素是碼間干擾、相鄰軌道間串?dāng)_、盤(pán)制造缺陷以及所有電路中存在的一般噪聲。該盤(pán)與物鏡之間的傾斜角是由兩個(gè)主要貢獻(xiàn)因素引起的，即該盤(pán)(制造公差和環(huán)境變化)與驅(qū)動(dòng)器(物鏡致動(dòng)器、轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī)調(diào)整、軸調(diào)整等)。所產(chǎn)生的角度偏差導(dǎo)致了彗差，即該盤(pán)上光學(xué)讀取光點(diǎn)的畸變。這種畸變的讀取光點(diǎn)直接導(dǎo)致了失真的HF信號(hào)，因此導(dǎo)致了定時(shí)誤差，即抖動(dòng)。一般而言，隨著徑向傾斜變大，抖動(dòng)以更大的速率增大。
在諸如DVD、DVD+RW和藍(lán)光盤(pán)(BD)的系統(tǒng)中更嚴(yán)格的系統(tǒng)公差需要降低的最大允許傾斜誤差。在以傾斜窗口寬度表示的所謂傾斜窗口中規(guī)定了這些最大允許傾斜誤差。對(duì)于CD而言，該窗口通常為+/-15mrad，而對(duì)于DVD+R/RW而言，該窗口更典型地為+/-9mrad。定義該傾斜窗口以獲得某個(gè)要求級(jí)別(通常為15％)以下的抖動(dòng)。如果該讀取系統(tǒng)中的總傾斜大于該窗口，則抖動(dòng)過(guò)大，不再能夠讀取用戶數(shù)據(jù)。
因此，因?yàn)楣鈱W(xué)記錄系統(tǒng)對(duì)于傾斜、即物鏡與盤(pán)之間的角度偏差越來(lái)越敏感，所以給系統(tǒng)(例如可記錄DVD或BD)裝備了有效補(bǔ)償傾斜的裝置。
具有許多已知實(shí)現(xiàn)有效傾斜補(bǔ)償?shù)姆绞?。目前，最常用的方式是?duì)用于CD系統(tǒng)中的已知電磁二維(2D)致動(dòng)器增加另一自由度。因此，使用了能夠控制三個(gè)自由度的三維(3D)致動(dòng)器。這些自由度是z＝聚焦(朝向盤(pán))、x＝徑向(從內(nèi)徑到外徑)和β＝傾斜(圍繞y軸的旋轉(zhuǎn))，在國(guó)際專利申請(qǐng)No.WO03/083850中描述的裝置中采用了這種傾斜補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。該專利描述了利用多維致動(dòng)器進(jìn)行傾斜校正的方法和設(shè)備，其中根據(jù)在該光盤(pán)的不同半徑處獲得的聚焦控制值的差來(lái)確定徑向傾斜值，并且其中采用了兩個(gè)分離聚焦線圈和徑向線圈，每個(gè)線圈根據(jù)線圈繞組中的電流生成各自的力Ff1、Ff2和Fr，由此如果Ff1＝-Ff2，則生成致動(dòng)器傾斜β，如果Ff1＝Ff2，則生成垂直(聚焦)移動(dòng)。
使理想的致動(dòng)器完全退耦，即如果施加了聚焦控制電壓，則僅應(yīng)該在聚焦方向上發(fā)生運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檫@種致動(dòng)器構(gòu)造為質(zhì)量彈簧(mass-spring)系統(tǒng)，所以存在一些動(dòng)態(tài)特性，因此理想致動(dòng)器的頻率響應(yīng)函數(shù)等于簡(jiǎn)單的1自由度(DOF)質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)，如圖1a和1b示意所示。然而，如果將致動(dòng)器當(dāng)作懸掛在彈簧中的具有6個(gè)DOF的剛性體，則存在6個(gè)本征模。實(shí)際上，這些模中的大多數(shù)體現(xiàn)在所有傳遞函數(shù)中。此外，會(huì)出現(xiàn)一定程度的串?dāng)_。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2a，該圖為3D致動(dòng)器常規(guī)傾斜補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)的示意表示，現(xiàn)在將更詳細(xì)地說(shuō)明徑向到傾斜的串?dāng)_的概念?？梢岳斫庀嗤磉m用于聚焦到傾斜串?dāng)_。
常規(guī)的傾斜補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的徑向比例積分微分(PID)控制單元10、本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的聚焦PID控制單元20和本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的傾斜控制單元30。
徑向控制單元10生成徑向控制信號(hào)r，組合的DAC/驅(qū)動(dòng)器末級(jí)增益Gradial將該信號(hào)放大為電壓Uradial，將該徑向控制信號(hào)Uradial施加到3D致動(dòng)器40的徑向線圈，因此使該致動(dòng)器沿著徑向移動(dòng)，如傳遞函數(shù)Hradial_to_radial限定的。如上所述，該光盤(pán)不是理想的(即不是完美的)，因此其相對(duì)于致動(dòng)器40存在一定的徑向移動(dòng)。該致動(dòng)器40能夠用于跟蹤這種未知的干擾Xdisc。該盤(pán)在驅(qū)動(dòng)器中的位置不是已知的，因此生成誤差信號(hào)εradial(對(duì)應(yīng)于該盤(pán)與致動(dòng)器沿著徑向的徑向位置Xradial之差)，并且將其反饋到徑向PID控制單元10且控制為0，由此能夠跟蹤該盤(pán)。
聚焦控制單元20生成聚焦控制信號(hào)f，組合的DAC/驅(qū)動(dòng)器末級(jí)增益Gfocus將該信號(hào)放大為電壓Ufocus。將該聚焦控制信號(hào)Ufocus施加到3D致動(dòng)器40的聚焦線圈，因此使該致動(dòng)器在聚焦方向上移動(dòng)，如傳遞函數(shù)Hfocus_to_focus限定的。如上所述，該光盤(pán)不是平的，因此其相對(duì)于致動(dòng)器40存在一定的垂直移動(dòng)。該致動(dòng)器40能夠用于跟蹤這種未知的干擾Zdisc。該盤(pán)在驅(qū)動(dòng)器中的位置不是已知的，因此生成誤差信號(hào)εfocus(對(duì)應(yīng)于該盤(pán)與致動(dòng)器沿著聚焦方向的位置Zfocus之差)，并且將其反饋到聚焦PID控制單元10且控制為0，由此能夠跟蹤該盤(pán)。
傾斜控制單元30生成傾斜控制信號(hào)t，組合的DAC/驅(qū)動(dòng)器末級(jí)增益Gtilt將該信號(hào)放大為電壓Utilt。將該傾斜控制信號(hào)Utilt施加到致動(dòng)器40的傾斜線圈，因此使該致動(dòng)器在傾斜方向上移動(dòng)，如頻率響應(yīng)函數(shù)Htilt_to_tilt限定的。圖2d表示了這種傳遞函數(shù)的實(shí)例。
不可避免的是，存在一定程度的徑向到傾斜的串?dāng)_，并且該串?dāng)_由于不良的對(duì)準(zhǔn)或者磁體不均一性而發(fā)生。低頻時(shí)，與“硬度中心”的對(duì)準(zhǔn)是重要的，因此力必須對(duì)稱地作用在致動(dòng)器40的懸掛彈簧之間。頻率較高時(shí)，相對(duì)于重心(COG)的對(duì)準(zhǔn)是重要的，并且力應(yīng)當(dāng)精確地穿過(guò)COG而作用。然而，在3D致動(dòng)器中，徑向(和聚焦)應(yīng)力決不會(huì)精確地作用在COG和“硬度中心”中，這主要是因?yàn)槿齻€(gè)主要原因造成的-制造公差，-設(shè)計(jì)局限性，-當(dāng)移動(dòng)部件具有焦點(diǎn)或徑向位置的偏移時(shí)改變力相對(duì)于該移動(dòng)部件的位置。因此總會(huì)存在一定程度的串?dāng)_(由傳遞函數(shù)Hradial_to_tilt表示)。
圖2b圖形表示了這種概念，其中提供了清晰地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題的致動(dòng)器的頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)Hradial_to_radial。徑向本征頻率在55Hz處清晰可見(jiàn)。假設(shè)盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度為100Hz，并且該盤(pán)的離心率為0.1mm。因?yàn)?00Hz時(shí)的敏感度為0.4mm/V，所以需要幅度為0.25V的諧波電壓。徑向控制回路(PID)將生成該控制信號(hào)Uradial?？梢岳斫?，在100Hz的倍頻時(shí)還會(huì)生成更高次的諧波。
在圖2c中，表示了代表來(lái)自Uradial_to_tilt的串?dāng)_的頻率響應(yīng)函數(shù)Hradial_to_tilt。100Hz時(shí)的增益等于65mrad/V，因此0.25V的徑向電壓會(huì)在頻率為100Hz時(shí)產(chǎn)生0.25×65＝16mrad的傾斜幅度。注意，該頻率時(shí)的峰值是由于扭轉(zhuǎn)本征頻率造成的，對(duì)于這種致動(dòng)器而言，該頻率為100Hz。因此，盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度為100Hz時(shí)，增加了16mrad的諧波傾斜干擾。因?yàn)楫?dāng)前傾斜補(bǔ)償方法的帶寬非常小(幾Hz的數(shù)量級(jí))，所以這種傾斜根本得不到補(bǔ)償，上述的16mrad比可獲得的傾斜窗口大的多。因此，讀取和寫(xiě)入質(zhì)量都受到了不可接受的不良影響。
聚焦到傾斜的串?dāng)_同樣不可避免，并且適用上述原理。
因此，圖2a中由頻率相應(yīng)函數(shù)Hradial_to_tilt表示的徑向到傾斜串?dāng)_對(duì)致動(dòng)器沿傾斜方向的移動(dòng)βactuator具有影響。類似的是，圖2a中由頻率響應(yīng)函數(shù)Hfocus_to_tilt表示的聚焦到傾斜串?dāng)_對(duì)于βactuator具有影響。如圖所示，在“矢量域”中，這兩個(gè)貢獻(xiàn)量能夠相加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)中光學(xué)掃描頭的致動(dòng)器的傾斜補(bǔ)償設(shè)備，其使徑向到傾斜串?dāng)_和/或聚焦到傾斜的串?dāng)_最小化。
下文中，“ctr”代表串?dāng)_徑向，“ctf”代表串?dāng)_聚焦。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的傾斜控制器，所述傾斜控制器包括a)用于生成控制所述致動(dòng)器在徑向方向上移動(dòng)的徑向控制信號(hào)的控制裝置，b)用于生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)的傾斜支路，c)用于施加到所述徑向控制信號(hào)以生成經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)的第一濾波器，d)用于將所述經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)的裝置。
這種傾斜控制器可以使徑向到傾斜的串?dāng)_最小化。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的傾斜控制器，所述傾斜控制器包括a)用于生成控制所述致動(dòng)器在聚焦方向上移動(dòng)的聚焦控制信號(hào)的控制裝置，b)用于生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)的傾斜支路，c)用于施加到所述聚焦控制信號(hào)以生成經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)的第二濾波器，d)用于將所述經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)的裝置。
這種傾斜控制器可以使聚焦到傾斜的串?dāng)_最小化。
而且，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的傾斜控制器，所述傾斜控制器包括a)用于生成控制所述致動(dòng)器在徑向方向上移動(dòng)的徑向控制信號(hào)的控制裝置，b)用于生成控制所述致動(dòng)器在聚焦方向上移動(dòng)的聚焦控制信號(hào)的控制裝置，c)用于生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)的傾斜支路，d)用于施加到所述徑向控制信號(hào)以生成經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)的第一濾波器，e)用于施加到所述聚焦控制信號(hào)以生成經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)的第二濾波器，f)用于將所述經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)和所述經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)的裝置。
這種傾斜控制器可以使徑向到傾斜的串?dāng)_和聚焦到傾斜的串?dāng)_最小化。
本發(fā)明擴(kuò)展到一種控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜(徑向和/或切向)的方法，所述方法實(shí)施由根據(jù)本發(fā)明的所述傾斜控制器實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能步驟。
本發(fā)明可以補(bǔ)償沿著不同方向(徑向、切向、聚焦、傾斜)的移動(dòng)的耦合，所述耦合是由徑向到傾斜的串?dāng)_和或聚焦到傾斜的串?dāng)_造成的。
通過(guò)將徑向控制信號(hào)和/或聚焦控制信號(hào)前虧到在生成傾斜控制信號(hào)中使用的傾斜支路，能夠補(bǔ)償致動(dòng)器內(nèi)出現(xiàn)的徑向到傾斜的串?dāng)_和/或聚焦到傾斜的串?dāng)_。因此，該致動(dòng)器具有近乎理想的特性。
有利的是，第一和/或第二濾波器的傳遞函數(shù)可以簡(jiǎn)單地為非零增益，從而出于處理手段的考慮，產(chǎn)生一種節(jié)約成本的解決方案。
有利的是，第一和/或第二濾波器的傳遞函數(shù)可以對(duì)應(yīng)于帶通濾波器，從而過(guò)濾高次諧波和DC徑向和/或聚焦分量，并且使功耗最小化。
有利的是，第一濾波器的傳遞函數(shù)可以定義為表征所述致動(dòng)器的徑向到傾斜頻率響應(yīng)與傾斜到傾斜頻率響應(yīng)的比值，和/或第二濾波器可以定義為表征所述致動(dòng)器的聚焦到傾斜頻率響應(yīng)與傾斜到傾斜頻率響應(yīng)的比值。
本發(fā)明進(jìn)一步擴(kuò)展為光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括致動(dòng)器和根據(jù)本發(fā)明的傾斜控制器，以用于控制所述致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜。
有利的是，利用多個(gè)彈簧相對(duì)于所述光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)安裝該致動(dòng)器，其中提供至少三個(gè)線圈以分別根據(jù)所述徑向、聚焦和傾斜控制信號(hào)，通過(guò)向所述致動(dòng)器施加電流或電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)所述致動(dòng)器在徑向、聚焦和傾斜方向上的移動(dòng)。因此，關(guān)于每個(gè)移動(dòng)方向提供至少一個(gè)線圈。
參照本文中所述的實(shí)施例描述并理解本發(fā)明的這些及其他方面。


現(xiàn)在僅通過(guò)舉例的方式參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中圖1a為表示簡(jiǎn)單的1自由度(DOF)質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)的示意圖；圖1b圖形表示了圖1a的質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)；圖2a為表示常規(guī)傾斜控制器的一般結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2b圖形表示了圖2a的控制設(shè)備的徑向到徑向頻率響應(yīng)函數(shù)；圖2c圖形表示了關(guān)于圖2a的控制設(shè)備的徑向到傾斜頻率響應(yīng)函數(shù)，其代表了徑向到傾斜串?dāng)_；圖2d圖形表示了關(guān)于圖2a的控制設(shè)備的傾斜到傾斜頻率響應(yīng)函數(shù)；圖3為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的傾斜控制器的基本結(jié)構(gòu)圖；圖4為能夠用于根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的控制設(shè)備中的3D致動(dòng)器的示意配置；圖5為表示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的控制設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6圖形表示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的控制設(shè)備的徑向到傾斜頻率響應(yīng)函數(shù)；圖7圖形表示了用于根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的控制設(shè)備中的最佳濾波器的傳遞函數(shù)。
具體實(shí)施例方式
在圖3中，表示了用于校正相對(duì)于光盤(pán)1的傾斜的傾斜控制配置或設(shè)備。該傾斜控制器包括光學(xué)拾取單元，該單元包括可移動(dòng)的滑架或滑板4，以用于使該光學(xué)拾取單元在徑向方向上在平臺(tái)5上移動(dòng)。該光學(xué)拾取單元包括光頭2，其通過(guò)3D致動(dòng)器11將輻射光束引導(dǎo)到光盤(pán)1/從光盤(pán)1接收輻射光束，3D致動(dòng)器11設(shè)置為利用基于聚焦線圈的三維致動(dòng)功能控制該3D致動(dòng)器的焦點(diǎn)、傾斜和徑向位置。根據(jù)從處理器10接收的各個(gè)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器11中的每個(gè)聚焦線圈。
此外，提供了聚焦鑒別器(focus evaluator)6，其根據(jù)關(guān)于光頭2獲得的光束反射信號(hào)生成聚焦誤差信號(hào)。利用獨(dú)立的傾斜傳感器可以測(cè)量?jī)A斜，該傳感器包括發(fā)光設(shè)備、透鏡和檢測(cè)器。在檢測(cè)器上捕獲從光盤(pán)反射的光，并且該傳感器設(shè)置為測(cè)量盤(pán)與光學(xué)拾取單元之間的傾斜。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選不采用獨(dú)立的傾斜傳感器(因?yàn)檫@會(huì)不必要地增加該設(shè)備的總成本)。取而代之，優(yōu)選通過(guò)測(cè)量?jī)A斜“槽(bathtub)”來(lái)校準(zhǔn)致動(dòng)器11的傾斜位置，由此利用已知的搜索程序識(shí)別最小的抖動(dòng)。無(wú)論如何，將不管用任何方法獲得的傾斜值用于計(jì)算或者生成傾斜控制輸出信號(hào)Utilt，該信號(hào)用于在盤(pán)跟蹤操作過(guò)程中控制該3D致動(dòng)器。
圖4表示了3D致動(dòng)器11的配置的更詳細(xì)的示意圖。利用彈簧裝置S1到S3將該3D致動(dòng)器固定在滑板4上，從而使該3D致動(dòng)器11能夠相對(duì)于滑板4和光盤(pán)1的記錄表面三維移動(dòng)。由此，能夠控制輻射光束照射到光盤(pán)1的記錄表面上的位置點(diǎn)和輻射光束相對(duì)于該記錄表面的照射角度。經(jīng)由反射鏡41和物鏡110在光頭2與光盤(pán)1之間引導(dǎo)輻射光束。該光頭2包括用于生成輻射光束的輻射光源(未示出)，該光源例如激光器，該輻射光束例如激光束，還包括檢測(cè)器(未示出)，其用于接收在光盤(pán)1的記錄表面處反射并且經(jīng)由物鏡110和反射鏡41引導(dǎo)回光頭2的光。根據(jù)光頭2檢測(cè)到的反射光信號(hào)，能夠生成徑向跟蹤誤差信號(hào)εradial(對(duì)應(yīng)于盤(pán)和致動(dòng)器沿著徑向的徑向位置Xradial之差)和聚焦跟蹤誤差信號(hào)εfocus(對(duì)應(yīng)于盤(pán)和致動(dòng)器沿著聚焦方向的位置Zfocus之差)，并且將它們分別反饋到徑向PID10和聚焦PID20中。
此外，3D致動(dòng)器11包括用于控制該3D致動(dòng)器11的徑向、聚焦和傾斜位置(徑向和/或切向)的線圈C1、C2和C3。線圈C3設(shè)計(jì)為用于接收信號(hào)βactuator和/或αactuator。當(dāng)向線圈施加電壓并且將線圈設(shè)置在磁場(chǎng)中時(shí)，每個(gè)線圈根據(jù)流過(guò)線圈繞組的電流I生成各自的力。根據(jù)已知的洛倫茲方程能夠計(jì)算每個(gè)線圈產(chǎn)生的力F＝k.I.[N/A]因此，系數(shù)k表示由于電流I而生成的力的大小。
參照?qǐng)D5，示意表示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的傾斜控制器的一般結(jié)構(gòu)。
在這種情況下，該結(jié)構(gòu)中許多所示的元件與圖2a中示意表示的控制設(shè)備的元件相同，在圖5的配置中相同的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。因此，同樣提供徑向、聚焦和傾斜控制單元10、20、30，以生成各個(gè)徑向、聚焦和傾斜控制信號(hào)Uradial、Ufocus和Utilt，這些信號(hào)同樣取決于各個(gè)ADC/末級(jí)增益Gradial、Gfocus和Gtilt。向該3D致動(dòng)器的各個(gè)線圈施加電壓，從而實(shí)現(xiàn)其沿著希望方向的移動(dòng)。同樣，在圖2d圖形表示的各個(gè)頻率響應(yīng)函數(shù)Hradial_to_radial、Hfocus_to_focus和頻率響應(yīng)函數(shù)Htilt_to_tilt限定并表示了這種沿著徑向和聚焦方向的移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)r饋入傾斜支路中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)徑向到傾斜串?dāng)_的補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)示例性實(shí)施例，上述補(bǔ)償是通過(guò)在控制回路中使用數(shù)字濾波器而實(shí)現(xiàn)的，該濾波器具有頻率響應(yīng)函數(shù)Hctr，其用于接收徑向控制信號(hào)r，將其輸出信號(hào)加到傾斜控制信號(hào)t。這樣還高度減少了由于致動(dòng)器內(nèi)的傾斜串?dāng)_造成的不利影響。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)f饋入傾斜支路中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚焦到傾斜串?dāng)_的補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)示例性實(shí)施例，上述補(bǔ)償是通過(guò)在控制回路中使用數(shù)字濾波器而實(shí)現(xiàn)的，該濾波器具有頻率響應(yīng)函數(shù)Hctf，其用于接收聚焦控制信號(hào)f，將其輸出信號(hào)加到傾斜控制信號(hào)t。這樣還高度減少了由于致動(dòng)器內(nèi)的傾斜串?dāng)_造成的不利影響。
因此由以下關(guān)系式定義該傾斜控制信號(hào)UtiltUtilt(jω)＝Gtilt(jω)*[Hctr(jω)*r+Hctf(jω)*f+t]根據(jù)第一實(shí)施例，本發(fā)明的設(shè)備可以設(shè)置為提供“僅增益”徑向到傾斜串?dāng)_補(bǔ)償和聚焦到傾斜串?dāng)_補(bǔ)償。圖6圖形表示了所得到的有效徑向到傾斜頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)，其中Hctr(jω)＝Gopt～-1.2(根據(jù)致動(dòng)器傳遞函數(shù)計(jì)算出)。能夠看出，100Hz時(shí)，增益為16mrad/V，因此所需的0.25V的徑向電壓將導(dǎo)致4mrad的傾斜，與現(xiàn)有技術(shù)的配置提供的并且參照?qǐng)D2c所述的16mrad傾斜形成了對(duì)比。
如果使用恒定的(非零)增益，則可以通過(guò)利用已知校準(zhǔn)/優(yōu)化算法的搜索程序確定出該增益的值，或者可以通過(guò)基于控制設(shè)備敏感度的臨界頻率(例如100Hz)下的致動(dòng)器傳遞函數(shù)算得該增益的值。
然而，當(dāng)確定Hctr時(shí)，使傾斜最小化不是唯一重要的因素，這是因?yàn)檫€必須考慮功耗。如果僅使用簡(jiǎn)單的增益，則功耗可能會(huì)不必要地高。因此，Hctr和/或Hctf優(yōu)選對(duì)應(yīng)于帶通濾波器，以便過(guò)濾更高次諧波和DC徑向和聚焦分量。
有利的是，可以規(guī)定濾波器Hctr的優(yōu)化的濾波器Hctr_opt，以用于將徑向到傾斜串?dāng)_減小到任意的低水平。優(yōu)化的濾波器Hctr_opt是使傾斜的總貢獻(xiàn)量最小化的濾波器Hctr，傾斜的總貢獻(xiàn)量稱為tilttotal，并且由以下關(guān)系式限定tilttotal＝Hradial_to_tilt(jω)*Gradial*r+Htilt_to_tilt(jω)*Hctr(jω)*Gtilt*r如果tilttotal接近0，則由以下關(guān)系式近似該優(yōu)化的濾波器Hctr_optHctr_opt(jω)＝-Gradial*Hradial_to_tilt(jω)/(Htilt_to_tilt(jω)*Gtilt)如果Gradial＝Gfocus＝Gtilt＝G0，則優(yōu)化的濾波器Hctr_opt定義為負(fù)Hradial_to_tilt(jω)與Htilt_to_tilt(jω)的比值。
圖7圖形表示了關(guān)于這種致動(dòng)器的優(yōu)化濾波器Hctr_opt的頻率響應(yīng)函數(shù)。
優(yōu)化濾波器Hctr_opt取決于該致動(dòng)器沿著z(聚焦)方向的標(biāo)稱位置。如果轉(zhuǎn)盤(pán)與電機(jī)之間存在偏移和/或該盤(pán)為傘形的，則徑向力的位置會(huì)相對(duì)于該致動(dòng)器的移動(dòng)部件移動(dòng)，由此改變串?dāng)_，因此可能需要另一優(yōu)化濾波器Hctr_opt。
有利的是，可以規(guī)定濾波器Hctf的優(yōu)化濾波器Hctf_opt，以用于將聚焦到傾斜串?dāng)_減小到任意的低水平。該優(yōu)化濾波器Hctf_opt是使傾斜的總貢獻(xiàn)量最小化的濾波器Hctf，傾斜的總貢獻(xiàn)量稱為tilttotal，并且由以下關(guān)系式限定tilttotal＝Hfocus_to_tilt(jω)*Gfocus*r+Htilt_to_tilt(jω)*Hctf(jω)*Gtilt*r如果tilttotal接近0，則由以下關(guān)系式近似該優(yōu)化濾波器Hctf_optHctf_opt(jω)＝-Gfocus*Hfocus_to_tilt(jω)/(Htilt_to_tilt(jω)*Gtilt)如果Gradial＝Gfocus＝Gtilt＝G0，則該優(yōu)化濾波器Hctf_opt定義為負(fù)Hfocus_to_tilt(jω)與Htilt_to_tilt(jω)的比值。
根據(jù)圖5，已經(jīng)對(duì)于徑向傾斜的情況描述了傾斜支路。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該傾斜支路還適用于切向傾斜的情況，即圍繞軸x旋轉(zhuǎn)。因此會(huì)生成信號(hào)αactuator，并且施加到致動(dòng)器的線圈(未示出)，以校正切向傾斜，類似于信號(hào)βactuator。
上述方法能夠應(yīng)用于使用具有徑向(和/或聚焦)到傾斜高串?dāng)_的致動(dòng)器的所有光學(xué)記錄設(shè)備。一般而言，這種致動(dòng)器在傾斜本征頻率下具有最大串?dāng)_，因此本發(fā)明特別適用于傾斜本征頻率接近盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度的驅(qū)動(dòng)器中。因此，本方法能夠用于降低本征頻率(用于提高傾斜效率)并且保持低有效串?dāng)_。
可以理解，能夠比較容易地校準(zhǔn)(參數(shù)化的)優(yōu)化濾波器Hopt(代表Hctf_opt/Hctr_opt，或者代表G0)，并且用于“僅增益”反饋的適當(dāng)校準(zhǔn)算法的實(shí)例是·對(duì)于i＝-5到5οGi＝(1+i/20)Gnom(Gnom為離線確定的標(biāo)稱起始值)ο調(diào)整增益Gi(通過(guò)替換串?dāng)_濾波器(在串?dāng)_濾波器為增益的情況下)調(diào)整Gi)ο測(cè)量并求平均一次旋轉(zhuǎn)的抖動(dòng)-＞jitteri(對(duì)應(yīng)于抖動(dòng)的質(zhì)量測(cè)量，例如抖動(dòng)越小越好，以及求平均該盤(pán)一次旋轉(zhuǎn)的樣本，或者利用低通濾波器)·結(jié)束ο根據(jù)繪出的樣本集合(Gi，jitteri)找到具有最小抖動(dòng)的Gi＝Gopt·調(diào)整增益Gopt應(yīng)當(dāng)注意，上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明而非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不背離權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下設(shè)計(jì)出許多可選的實(shí)施例。在權(quán)利要求中，置于括號(hào)中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)理解成對(duì)權(quán)利要求的限制。詞語(yǔ)“包括”和“包含”等不排除不同于權(quán)利要求書(shū)和說(shuō)明書(shū)中列出的元件或步驟的存在。元件的單個(gè)參考不排除多個(gè)這種元件的存在，反之亦然?？梢岳冒◣追N不同元件的硬件以及利用適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在列舉了幾種裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個(gè)可以包含在一個(gè)相同的硬件中。相互不同的從屬權(quán)利要求中記載有某些手段這一純粹的事實(shí)并不表示不能有利地采用這些手段的組合而獲得良好的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的傾斜控制器，所述傾斜控制器包括a)用于生成控制所述致動(dòng)器在徑向方向上移動(dòng)的徑向控制信號(hào)(r)的控制裝置，b)用于生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)(t)的傾斜支路，c)用于施加到所述徑向控制信號(hào)(r)以生成經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)的第一濾波器(Hctr)，d)用于將所述經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)(t)的裝置。
2.一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的傾斜控制器，所述傾斜控制器包括a)用于生成控制所述致動(dòng)器在聚焦方向上移動(dòng)的聚焦控制信號(hào)(f)的控制裝置，b)用于生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)(t)的傾斜支路，c)用于施加到所述聚焦控制信號(hào)(f)以生成經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)的第二濾波器(Hctf)，d)用于將所述經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)(t)的裝置。
3.一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的傾斜控制器，所述傾斜控制器包括a)用于生成控制所述致動(dòng)器在徑向方向上移動(dòng)的徑向控制信號(hào)(r)的控制裝置，b)用于生成控制所述致動(dòng)器在聚焦方向上移動(dòng)的聚焦控制信號(hào)(f)的控制裝置，c)用于生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)(t)的傾斜支路，d)用于施加到所述徑向控制信號(hào)(r)以生成經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)的第一濾波器(Hctr)，e)用于施加到所述聚焦控制信號(hào)以生成經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)(f)的第二濾波器(Hctf)，f)用于將所述經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)和所述經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)(t)的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的傾斜控制器，其中所述第一濾波器(Hctr)為恒定的非零增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的傾斜控制器，其中所述第二濾波器(Hctf)為恒定的非零增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傾斜控制器，其中所述第一和第二濾波器(Hctr，Hctf)為恒定的非零增益。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的傾斜控制器，其中所述第一濾波器(Hctr)為帶通濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的傾斜控制器，其中所述第二濾波器(Hctf)為帶通濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傾斜控制器，其中所述第一和第二濾波器(Hctr，Hctf)為帶通濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的傾斜控制器，其中所述第一濾波器(Hctr)定義為表征所述致動(dòng)器的徑向到傾斜頻率響應(yīng)(Hradial_to_tilt)與傾斜到傾斜頻率響應(yīng)(Htilt_to_tilt)的比值的負(fù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的傾斜控制器，其中所述第二濾波器(Hctf)定義為表征所述致動(dòng)器的聚焦到傾斜頻率響應(yīng)(Hfocus_to_tilt)與傾斜到傾斜頻率響應(yīng)(Htilt_to_tilt)的比值的負(fù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傾斜控制器，其中所述第一濾波器(Hctr)定義為表征所述致動(dòng)器的徑向到傾斜頻率響應(yīng)(Hradial_to_tilt)與傾斜到傾斜頻率響應(yīng)(Htilt_to_tilt)的比值，并且其中所述第二濾波器(Hctf)定義為表征所述致動(dòng)器的聚焦到傾斜頻率響應(yīng)(Hfocus_to_tilt)與傾斜到傾斜頻率響應(yīng)(Htilt_to_tilt)的比值。
13.一種光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括致動(dòng)器和根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的傾斜控制器，以用于控制所述致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中利用多個(gè)彈簧相對(duì)于所述光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)安裝該致動(dòng)器，其中提供至少三個(gè)線圈以分別根據(jù)所述徑向、聚焦和傾斜控制信號(hào)，通過(guò)向所述致動(dòng)器施加電流或電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)所述致動(dòng)器在徑向、聚焦和傾斜方向上的移動(dòng)。
15.一種控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的方法，所述方法包括以下步驟a)生成控制所述致動(dòng)器在徑向方向上移動(dòng)的徑向控制信號(hào)(r)，b)生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)(t)，c)過(guò)濾所述徑向控制信號(hào)(r)以生成經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)，d)將所述經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)(t)。
16.一種控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的方法，所述方法包括以下步驟a)生成控制所述致動(dòng)器在聚焦方向上移動(dòng)的聚焦控制信號(hào)(f)，b)生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)(t)，c)過(guò)濾所述聚焦控制信號(hào)(f)以生成經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)，d)將所述經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)(t)。
17.一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的記錄表面的傾斜的方法，所述方法包括以下步驟a)生成控制所述致動(dòng)器在徑向方向上移動(dòng)的徑向控制信號(hào)(r)，b)生成控制所述致動(dòng)器在聚焦方向上移動(dòng)的聚焦控制信號(hào)(f)，c)生成控制所述致動(dòng)器傾斜的傾斜控制信號(hào)(t)，d)過(guò)濾所述徑向控制信號(hào)(r)以生成經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)，e)過(guò)濾所述聚焦控制信號(hào)(f)以生成經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)，f)將所述經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)和所述經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)加到所述傾斜控制信號(hào)(t)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制致動(dòng)器相對(duì)于光學(xué)存儲(chǔ)媒質(zhì)的傾斜(徑向和/或切向)的傾斜的傾斜控制器，通過(guò)將經(jīng)過(guò)濾的徑向控制信號(hào)(r)饋入傾斜支路中實(shí)現(xiàn)對(duì)徑向到傾斜串?dāng)_的補(bǔ)償，和/或通過(guò)將經(jīng)過(guò)濾的聚焦控制信號(hào)(f)饋入傾斜支路實(shí)現(xiàn)聚焦到傾斜串?dāng)_的補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G11B7/095GK1993746SQ200580026694
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
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