專利名稱：用于測量振動量的裝置和方法以及用于設(shè)計環(huán)路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動量測量裝置和方法，以及一種環(huán)路設(shè)計方法，其中，精確測量了在焦點和跟蹤環(huán)路中產(chǎn)生的振動量以便最佳設(shè)計光盤驅(qū)動器的焦點和跟蹤環(huán)路(focus and tracking loop)。
背景技術(shù)：
在將數(shù)據(jù)記錄到光盤或從光盤讀取數(shù)據(jù)時，光盤驅(qū)動器就利用焦點伺服系統(tǒng)精確地聚焦盤片的記錄面，并且利用跟蹤伺服系統(tǒng)使拾取頭精確地跟蹤軌道。應(yīng)該精確建立焦點和跟蹤環(huán)路模型以便精確控制焦點和跟蹤伺服器。應(yīng)該設(shè)計一種控制焦點和跟蹤環(huán)路的焦點和跟蹤控制器，以便能夠達(dá)到出現(xiàn)在驅(qū)動器中的焦點和跟蹤振動的目標(biāo)性能。
為了最佳模擬焦點和跟蹤環(huán)路，應(yīng)該精確測量出現(xiàn)在光盤驅(qū)動器中的振動量。根據(jù)所測量的振動量和跟蹤允許誤差，確定環(huán)路的增益。因此，只有在能夠精確測量以各個頻率出現(xiàn)的振動量時，才能確定環(huán)路頻帶，并且通過精確測量振動量可以最佳模擬焦點和跟蹤環(huán)路，在該環(huán)路頻帶上振動量變得與允許誤差相同。
在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有通過測量振動量來模擬環(huán)路，而是通過利用規(guī)范中預(yù)定的最大振動量和最大振動加速度來確定振動量。在此，最大振動量出現(xiàn)在驅(qū)動器中，而最大振動加速度出現(xiàn)在一倍速率因數(shù)下。這一規(guī)定應(yīng)當(dāng)由光盤滿足，而不是由發(fā)生在驅(qū)動器中的振動量滿足。也就是說，在制造出盤片之后，如果驅(qū)動器中在一倍速率因數(shù)下盤片旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的最大振動和最大振動加速度小于規(guī)范中確定的值，所制造的盤片就被認(rèn)為是正常盤片。盡管應(yīng)該將滿足規(guī)范的所有盤片的焦點和跟蹤環(huán)路設(shè)計成可以滿足預(yù)定的性能，但大多數(shù)盤片振動量遠(yuǎn)小于規(guī)范中確定的值。因此，如果利用這些最大振動量和最大振動加速度來設(shè)計焦點和跟蹤環(huán)路，則頻帶或環(huán)路增益不必要地變大，并且一組焦點和跟蹤環(huán)路的輸出是飽和的，以至于焦點和跟蹤環(huán)路是不穩(wěn)定的。
為了模擬除一倍數(shù)之外的n倍速率因數(shù)下的振動量，根據(jù)用于模擬在一倍速率因數(shù)下的振動量的方法，可以知道出現(xiàn)在n倍速率因數(shù)下的最大振動加速度。加速度與速率因數(shù)的平方成比例。因此，如果通過將在一倍速率因數(shù)下的最大振動加速度乘以n的平方從而獲得在n倍速率因數(shù)下的最大振動加速度，則在高速率因數(shù)下的最大振動加速度值就變得過大以至于失去數(shù)據(jù)的可靠性。為了解決該問題，僅在盤片旋轉(zhuǎn)時，利用激光多普勒測振計(LDV)測量對于各個速率因數(shù)下的在焦點方向的最大振動加速度，并且可以將其用于模擬焦點振動量。然而，由于利用LDV難以測量在跟蹤方向的振動，因此不能測量對于各個速率因數(shù)的最大振動加速度。
如果由方程式1中的正弦波d(w)表示出現(xiàn)在光盤驅(qū)動器中預(yù)定頻率的振動，則利用通過對d(w)求微分兩次而獲得的最大值可以獲得最大加速度a(w)。利用最大加速度，通過將最大加速度除以頻率的平方可以獲得對于各個頻率的振動量d(w)。
d(w)＝dwsinwta(w)＝-dwsinwtdw=amaxw2---(1)]]>通常，規(guī)范中確定的DVD盤片的焦點最大振動是±300μm，而在一倍速率因數(shù)下的最大振動加速度是8m/sec2(米/秒2)。最大跟蹤振動量是±35μm，而在一倍速率因數(shù)下的最大振動加速度是1.1m/sec2。通過將最大振動加速度除以預(yù)定頻率的平方，則可以獲得出現(xiàn)在預(yù)定頻率下的振動量。由于在各個頻率下計算出的振動量不能大于最大振動量，所以振動量的頻率特性曲線就如圖1所示。通過方程式1獲得的振動量被用來獲得用于環(huán)路設(shè)計的最小環(huán)路增益。最小環(huán)路增益被定義為一個通過將振動量除以允許誤差值而獲得值。通過將最大振動量除以允許誤差而獲得的低頻區(qū)域的最小環(huán)路增益L0，以及，通過將對于各個頻率的振動量除以可以通過以下方程式2獲得的允許誤差而獲得的高頻區(qū)域的最小環(huán)路增益L1，它們具有如圖1所示的頻率特性，其中，利用最大振動加速度獲得了對于各個頻率的振動量。L0=20×log10dmaxemax(w)]]>L1=20×log10amaxw2emax(w)]]>emax(w)=emax3---(1)]]>基于如圖1中獲得的最小環(huán)路增益來設(shè)計焦點和跟蹤環(huán)路，以便焦點和跟蹤環(huán)路增益大于最小環(huán)路增益并且獲得目標(biāo)相位裕度(margin)和增益裕度。由于焦點和跟蹤環(huán)路的頻帶指一個頻率，在該頻率下振動量變得與允許誤差相同，所以應(yīng)該精確測量振動量以便根據(jù)速度因數(shù)的變化來設(shè)計具有適宜頻帶的焦點和跟蹤環(huán)路。由于振動量和最大振動加速度是用來制造盤片的規(guī)范，并且有可能與出現(xiàn)在實際驅(qū)動器中的振動量無關(guān)，因此很有可能設(shè)計出一種具有增益大于必要增益的焦點和跟蹤環(huán)路。此外，由于根據(jù)提高的速率因數(shù)不能精確了解提高了多少最大振動加速度，所以當(dāng)速率因數(shù)提高時不能計算出最小環(huán)路增益。因此，應(yīng)該重復(fù)設(shè)計焦點和跟蹤控制器直到通過實驗利用試差法滿足目標(biāo)性能。
焦點和跟蹤振動量總是被當(dāng)作同一類型盤中的同一值而獲得，該焦點和跟蹤振動量是通過現(xiàn)有工藝最大振動和最大振動加速度計算出的。因此，當(dāng)實際的振動量依據(jù)該種盤和驅(qū)動器而改變時，則焦點和跟蹤振動量不能成為可信數(shù)據(jù)。由于由夾具或其他的原因引起的每個測量時刻下同一盤片和驅(qū)動器的振動量的變化，則必需測量驅(qū)動器在工作時的振動量。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于極有可能將環(huán)路增益設(shè)計得過大，所以應(yīng)該多次設(shè)計焦點和跟蹤環(huán)路。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述，本發(fā)明的第一個目的是提供一種用于設(shè)計最優(yōu)焦點和跟蹤環(huán)路的振動量測量裝置。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種用于設(shè)計最優(yōu)焦點和跟蹤環(huán)路的振動量測量方法。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種通過直接測量出現(xiàn)驅(qū)動器中的振動量從而設(shè)計最優(yōu)焦點和距跟蹤環(huán)路的環(huán)路設(shè)計方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的第一個目的，提供了每種盤的記錄和再現(xiàn)裝置中的振動量測量裝置，其中，由于盤的旋轉(zhuǎn)在焦點和跟蹤環(huán)路中出現(xiàn)振動，該裝置包括誤差增益調(diào)整裝置，該裝置調(diào)整在盤旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的焦點和跟蹤誤差的振幅以便焦點和跟蹤的振幅保持恒定；環(huán)路增益調(diào)整裝置，該裝置為了補(bǔ)償致動器的增益差異，比較焦點和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位與預(yù)定的參考閉環(huán)相位，并且保持恒定的焦點和跟蹤環(huán)路的增益；以及測量裝置，利用由誤差增益調(diào)整裝置和環(huán)路增益調(diào)整裝置調(diào)整的誤差以及可控制盤片的焦點和尋的跡控制器的輸出來計算并輸出振動量。
為了達(dá)到本發(fā)明的第二個目的，提供了一種用于測量每一種盤記錄和再現(xiàn)裝置中振動量的振動量測量方法，其中，由于盤的旋轉(zhuǎn)在焦點和跟蹤環(huán)路中出現(xiàn)振動，該方法包括(a)調(diào)整在盤旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的焦點和跟蹤誤差的振幅以便保持焦點和跟蹤誤差恒定并輸出焦點和跟蹤誤差；為了補(bǔ)償致動器的增益差異，比較焦點和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位與標(biāo)稱閉環(huán)相位、調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益使其達(dá)到恒定級，并輸出焦點和跟蹤環(huán)路的增益；以及(c)基于步驟(a)的誤差和步驟(b)的環(huán)路增益以及可控制由誤差補(bǔ)償過的盤片的焦點和跟蹤的控制器的輸出，來計算振動量并且輸出計算結(jié)果。
為了達(dá)到本發(fā)明的第三個目的，提供了用于測量每一種盤記錄和再現(xiàn)裝置中的振動量的振動量測量裝置中的環(huán)路設(shè)計方法，其中，由于盤的旋轉(zhuǎn)在焦點和跟蹤環(huán)路中出現(xiàn)振動，該環(huán)路設(shè)計方法包括(a)調(diào)整在盤旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的焦點和跟蹤誤差的振幅以便焦點和跟蹤誤差的振幅保持恒定并輸出焦點和跟蹤誤差；(b)為了補(bǔ)償致動器的增益差異，則比較焦點和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位與標(biāo)稱閉環(huán)相位、調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益使其達(dá)到恒定級，并輸出焦點和跟蹤環(huán)路的增益；(c)基于步驟(a)的誤差和步驟(b)環(huán)路增益計算振動量，和可控制通過該誤差補(bǔ)償過的盤的焦點和跟蹤的控制器的輸出，并且輸出計算結(jié)果；以及(d)最后，通過將振動量除以預(yù)定的允許誤差來計算最小環(huán)路增益，并且利用所計算的增益，重置焦點和跟蹤環(huán)路的增益。


通過參考附圖詳細(xì)描述其優(yōu)選實施例，上述本發(fā)明的目的和優(yōu)點會變得更加明顯，其中圖1是顯示可以利用振動量和允許誤差計算的最小伺服系統(tǒng)環(huán)路增益的波形曲線圖；圖2是顯示焦點和跟蹤環(huán)路的框圖；圖3是顯示依照本發(fā)明的振動測量裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是用于模擬焦點傳感器增益和跟蹤傳感器增益的波形曲線圖；圖5是解釋用于調(diào)調(diào)節(jié)致動器靈敏度的變化的焦點和跟蹤增益調(diào)節(jié)算法的圖；圖6是顯示依照本發(fā)明的振動測量方法的第一和第二優(yōu)選實施例的波形曲線圖；圖7是顯示依照本發(fā)明的振動測量方法操作的流程圖；以及圖8是顯示依照本發(fā)明的環(huán)路設(shè)計方法操作的流程圖。
具體實施例方式
如果驅(qū)動器的速率因數(shù)改變，則振動量的頻率特性曲線就改變并且應(yīng)重新設(shè)計焦點和跟蹤環(huán)路。如果被驅(qū)動的盤片(未示出)被替換，由于盤片的結(jié)構(gòu)和信號特性就應(yīng)該重新設(shè)計焦點和跟蹤環(huán)路。因此，在必須容納許多速率因數(shù)和盤片類型的驅(qū)動器中，應(yīng)該按照各個盤片類型和速率因數(shù)重新設(shè)計控制器(未示出)，并且應(yīng)該在微型計算機(jī)(未示出)中保存設(shè)計的數(shù)據(jù)。
例如，DVD記錄和再現(xiàn)裝置可以從例如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-R及DVD-RW的盤片上重放數(shù)據(jù)或記錄數(shù)據(jù)，因此，需要設(shè)計的焦點和跟蹤環(huán)路的數(shù)目很大并且設(shè)計會花費很多時間。因此，設(shè)計在最大速度下的最佳焦點和跟蹤環(huán)路的方法是直接測量驅(qū)動器的振動量，并且根據(jù)振動量來設(shè)計焦點和跟蹤控制器。在現(xiàn)有技術(shù)方法中，通過最大振動量和最大振動加速度來模擬振動量，然后設(shè)計焦點和跟蹤環(huán)路引起過高的環(huán)路增益，并且，對于環(huán)路設(shè)計裕度較小的高速率因數(shù)，應(yīng)該重新設(shè)計焦點和跟蹤環(huán)路。
因此，在本發(fā)明中，直接測量了在驅(qū)動器工作時出現(xiàn)在光盤驅(qū)動器中的振動量而不采用由現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范提供的方法，在該方法中通過最大振動量和最大振動加速度來模擬振動量。如果由不精確的常規(guī)數(shù)據(jù)設(shè)計的控制器應(yīng)用于實際的驅(qū)動器，就應(yīng)該重復(fù)地設(shè)計該控制器直到滿足設(shè)計目標(biāo)。因此，在本發(fā)明中，直接測量了出現(xiàn)在驅(qū)動器中的振動量以便可以設(shè)計最優(yōu)焦點和跟蹤環(huán)路，并且可以獲得最大設(shè)計裕度。
圖2是顯示光學(xué)系統(tǒng)的焦點和跟蹤環(huán)路的框圖，該焦點和跟蹤環(huán)路包括傳感器K(s，多個)20、控制器C(s)21、驅(qū)動器V(s)22以及致動器P(s)23。
傳感器K(s)20包括用于檢測從盤獲得的信號的光電二極管(PD)(未示出)，以及用于放大拾取頭信號并輸出跟蹤和焦點誤差e(t)的RF芯片(未示出)。在利用光電二極管檢測出由于出現(xiàn)在光學(xué)系統(tǒng)光盤驅(qū)動器中的振動d(t)使拾取頭(未示出)偏離固定焦點位置或軌道中心的范圍后，則利用RF芯片增益和輸出將焦點和跟蹤誤差e(t)放大?？刂破鰿(s)21補(bǔ)償從傳感器K(s)20輸出的焦點和跟蹤誤差e(t)，并且通過驅(qū)動器V(s)22將控制器C(s)21的輸出u(t)提供給致動器P(s)23。
出現(xiàn)在光學(xué)系統(tǒng)的光盤驅(qū)動器中的振動d(t)可以由以方程式3-1表示的環(huán)路無法跟隨的振動量ex(t)和環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)的總和來表示，并且在使用圖3的振動量測量裝置時，可以用以下方程式3-2表示。
d(t)＝ex(t)+y(t).......................(3-1)d(s)=e(s)K(s)+V(s)P(s)u(s)---(3-2)]]>圖3是顯示依照本發(fā)明的振動測量裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖，以及該振動測量裝置包括傳感器(Ksensor)-120、驅(qū)動器V(s)22、致動器P(s)23、第一個計算單元30、OFF(偏移)(s)31以及第二個計算單元32。利用圖3的振動測量裝置，可以通過焦點和跟蹤誤差e(t)及傳感器K(s)-120來計算環(huán)路無法跟隨的振動量ex(t)，利用u(t)、驅(qū)動器V(s)22及致動器P(s)23可以計算環(huán)路能夠跟隨的振動量y(t)。在OFF(s)31排除來自所計算的兩個振動量之和的偏移分量之后，再輸出最終振動量d(t)。
圖3所示的振動量測量裝置的操作被分成以下三個部分來說明。
1.環(huán)路無法跟隨的振動量ex(t)的計算；2.環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)的計算；3.最終振動量d(t)的計算。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述圖3的振動量測量裝置。
1.環(huán)路無法跟隨的振動量ex(t)的計算在使焦點和跟蹤誤差的振幅和傳感器K(s)20的增益恒定之后，再計算環(huán)路無法跟隨的振動量ex(t)。為了精確地計算振動量ex(t)，應(yīng)該考慮盤片的反射率的變化。
可以計算環(huán)路無法跟隨的振動量ex(t)為e(t)K(s)-1。焦點和跟蹤誤差e(t)是在光學(xué)系統(tǒng)中測量的值。傳感器K(s)-120放大焦點和跟蹤誤差e(t)，調(diào)整焦點和跟蹤誤差e(t)的增益使其恒定，并輸出焦點和跟蹤誤差e(t)。焦點誤差是通過傳感器K(s)-120如圖4a中作為S曲線而輸出，而跟蹤誤差是如圖4b中作為正弦波輸出，該傳感器K(s)-120控制焦點和跟蹤誤差的增益。由于僅可能以線性間隔調(diào)整焦點誤差的增益和跟蹤誤差的增益，所以，可以通過在焦點誤差的S曲線線性間隔(2F)和跟蹤誤差的正弦波的跟蹤間距(P)來計算在傳感器K(s)-120中調(diào)整的焦點誤差的增益和跟蹤誤差的增益，如以下的列方程式4所顯示焦點誤差增益＝ (在此，A振幅、F線性間隔中的焦距)跟蹤誤差增益＝ (在此，A振幅、P在線性間隔中跟蹤移動的距離)...(4)通過圖4，傳感器K(s)-120被模擬為第二LPF，其DC增益是Ksensor。由于LPF的極限是數(shù)十或數(shù)百Hz，大于環(huán)路頻帶，所以它可以約等于ksensor-1。
如果激光功率和盤片反射率出現(xiàn)變化，則跟蹤誤差的振幅就改變，從而傳感器K(s)-120的增益也改變。然而，為了精確地計算跟蹤環(huán)路無法跟隨的跟蹤環(huán)路振動量ex(t)而無需考慮該變化，調(diào)整焦點和跟蹤誤差e(t)的振幅使其恒定，以便于傳感器K(s)-120的增益始終恒定，盡管激光功率和盤反射率改變。
由于利用標(biāo)稱參數(shù)將圖3所示的各個區(qū)塊模擬成標(biāo)稱模型(參考模型)，因此，傳感器K(s)-120的增益變化可能引發(fā)模擬誤差。
這些影響傳感器K(s)-120的增益變化的因素包括焦點誤差的S曲線中的線性間隔(2F)的變化、跟蹤誤差的軌道間距(P)的變化，以及由激光功率或盤片反射率的改變引起的焦點和跟蹤誤差的振幅的變化。焦點誤差的S曲線中的線性間隔(2F)取決于激光波長或數(shù)值孔徑。然而，由于波長受溫度變化等等的影響，并且數(shù)值孔徑?jīng)]有變化，所以焦點誤差的S曲線中各自的線性間隔(2f)可能不同于其它類型。對于跟蹤誤差的軌道間距(P)，CD中的軌道間距的變化相對大于DVD光盤中軌道間距的變化，并且除了盤片的邊緣之外，軌道間距變化大約在10％以內(nèi)。
通過調(diào)整K(s)-120的增益參數(shù)，由激光功率和盤片反射率引起的焦點和跟蹤誤差的振幅的變化可以保持恒定。因此，在各個驅(qū)動器中的傳感器K(s)-120的增益可能不同，而為了補(bǔ)償這種差異，則進(jìn)行傳感器K(s)-120的增益控制，該增益控制保持焦點跟蹤誤差的恒定振幅。然后，在保持焦點和跟蹤誤差的恒定振幅的狀態(tài)下，只有由溫度引起的激光波長或軌道間距的變化才能改變傳感器K(s)-120的增益。由于激光波長或軌道間距的變化相對小，所以傳感器K(s)-120的增益變化也較小。由通過如上所述的增益調(diào)整來重新模擬的傳感器K(s)-120放大焦點和跟蹤誤差信號，焦點和跟蹤誤差信號并將其輸出。對通過將焦點和跟蹤誤差信號除以傳感器增益(Ksensor)而獲得的值進(jìn)行計算并將其作為振動量ex(t)輸出。
2.環(huán)路無法跟隨的振動量y(t)的計算通過調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益來調(diào)整致動器P(s)的靈敏度，從而計算環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)。為了精確地計算環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)，則應(yīng)該考慮致動器P(s)23的靈敏度的變化。
可以利用u(t)V(s)P(s)來計算環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)，即在致動器P(s)中的被跟隨的振動量y(t)。u(t)是控制器C(s)21的輸出值并可以在光學(xué)系統(tǒng)中測量，而驅(qū)動器V(s)22是一階LPF并可以被精確地模擬。利用DC靈敏度、諧振頻率、Q靈敏度，將致動器P(s)23模擬成二階線性系統(tǒng)。
然而，在計算環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)的過程中，應(yīng)該考慮致動器P(s)23靈敏度的變化，并且為此而使用環(huán)路增益調(diào)整算法。通過環(huán)路增益調(diào)整算法，其中調(diào)整環(huán)路增益使其恒定，可以知道與標(biāo)稱模型相比增益改變了多少。從而，利用環(huán)路增益調(diào)整算法，可以精確地模擬致動器P(s)23。因此，通過考慮致動器P(s)23靈敏度的變化而模擬致動器P(s)23，可以精確地計算環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)。
圖5是解釋用于調(diào)節(jié)致動器靈敏度的變化的焦點和跟蹤增益調(diào)節(jié)算法的圖，并且它能顯示根據(jù)控制器C(s)21的增益調(diào)整程度的制動器P(s)的靈敏度變化程度。通過將焦點和跟蹤環(huán)路的增益調(diào)整結(jié)果反映到致動器P(s)23的模擬過程上，可以提高甚至對在各個驅(qū)動器不同的模擬誤差的測量的可靠性。
為了調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益，圖5所示的裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器21-1、第一寄存器21-2、第一計算單元21-3、正弦波產(chǎn)生單元21-4、第二計算單元21-5、BPF21-6、相位比較單元21-7、確定和調(diào)整單元21-8、數(shù)字控制單元21-9、第二寄存器21-10以及D/A轉(zhuǎn)換器21-11。
A/D轉(zhuǎn)換器21-1將焦點和跟蹤信號e(t)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該信號e(t)從傳感器K(s)20輸出，并且其振幅被調(diào)整為恒定。
第一寄存器21-2是用于調(diào)整偏移。即使當(dāng)驅(qū)動器沒有完成焦點和跟蹤操作時，電路上的焦點和跟蹤誤差中還可能存在偏移。為了排除來自誤差信號的偏移，應(yīng)該在焦點和跟蹤控制之前測量各個的偏移，并且將其保存在第一寄存器21-2。
第一計算單元21-3從被轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的傳感器K(s)20的輸出信號消除保存在第一寄存器21-2中的偏移信號。
正弦波產(chǎn)生單元21-4產(chǎn)生用于調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益的正弦波。正弦波產(chǎn)生單元21-4通常在687Hz、1.38kHz、2.76kHz和5.51kHz中選擇并輸出一個頻率。所提供的正弦波的振幅可以被調(diào)整。
第二計算單元21-5將具有預(yù)定頻率的正弦波合成到焦點和跟蹤誤差。將具有預(yù)定頻率的正弦波干擾增加到焦點和跟蹤環(huán)路誤差完成一個沿著焦點和跟蹤環(huán)路的巡回，并且再一次出現(xiàn)在下一個采樣中的焦點和跟蹤誤差中。
BPF21-6只從完成一個巡回的焦點和跟蹤誤差提取正弦波干擾分量。由于焦點和跟蹤誤差完成一個沿著焦點和跟蹤環(huán)路的巡回，因此輸入到BPF21-6的焦點和跟蹤誤差的相位被延遲用于所提供頻率的閉環(huán)的相位。
相位比較單元21-7比較由正弦波產(chǎn)生單元21-4提供的正弦波和從BPF21-7輸出的信號，并且獲得相位差。在它們之間存在閉環(huán)相位的相位差。
確定和調(diào)整單元21-8將從相位比較單元21-7輸出的相位差和標(biāo)稱模型的相位差(參考相位差)進(jìn)行比較，并且根據(jù)該差異調(diào)整數(shù)字控制單元21-9的DC增益。如果當(dāng)前環(huán)路的增益大于標(biāo)稱環(huán)路的增益，則確定和調(diào)整單元21-8減小數(shù)字控制單元21-9的增益，而如果當(dāng)前環(huán)路的增益小于標(biāo)稱環(huán)路的增益，就增大數(shù)字控制單元21-9的增益，以便始終保持恒定的焦點和跟蹤環(huán)路的增益。重復(fù)執(zhí)行環(huán)路增益的調(diào)節(jié)直到焦點和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位變得與標(biāo)稱環(huán)路的閉環(huán)相位相同。
第二寄存器21-10存儲最終環(huán)路增益調(diào)整結(jié)果。在測量振動量時，讀取保存在第二寄存器21-10中的環(huán)路增益調(diào)整的結(jié)果值，并且調(diào)整致動器P(s)23模型的DC增益，補(bǔ)償致動器P(s)的靈敏度變化。
通過D/A21-11將數(shù)字控制單元21-9的輸出轉(zhuǎn)化為模擬信號并將其輸出到驅(qū)動器V(s)22。
最后，控制器C(s)21的輸出u(t)通過驅(qū)動器V(s)22和致動器P(s)23，其DC增益被補(bǔ)償，并且變成環(huán)路可以跟隨的振動y(t)。
3.最終振動量d(t)的計算第一計算單元30對環(huán)路無法跟隨的振動量ex(t)和環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)進(jìn)行合成。OFF(s)31消除振動量dl(t)的DC分量。OFF(s)31是由DCLPF和濾波器信號dl(t)形成的。如果通過一個程序來實現(xiàn)OFF(s)31，則可以獲得第一計算單元30的輸出dl(t)的64個抽樣和128個抽樣的平均值，并且確定偏移值。在消除dl(t)的偏移分量之后將輸出dl(t)輸出。從而，最終振動量d(t)變成dl(t)，并消除了其中的偏移分量。
圖6a和6b顯示了振動量頻率的特征。圖6a顯示了通過測量400μm偏移盤片的焦點振動量而獲得的數(shù)據(jù)，圖6b顯示了通過測量50μm同心盤片的焦點跟蹤振動量而獲得的數(shù)據(jù)。在該盤片旋轉(zhuǎn)頻率下，出現(xiàn)超大振動，而在整數(shù)倍盤片旋轉(zhuǎn)頻率下，則出現(xiàn)相對高的振動。
圖7是顯示依照本發(fā)明的振動測量方法操作的流程圖。該方法包括步驟70，在該步驟中調(diào)整焦點和跟蹤傳感器的增益參數(shù)以便保持焦點和跟蹤誤差信號的恒定振幅；步驟71，在該步驟中利用調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益使其恒定的結(jié)果，補(bǔ)償致動器的DC靈敏度；步驟72，在該步驟中消除偏移；以及步驟73，在該步驟中計算振動量。
步驟70調(diào)整焦點和跟蹤傳感器K(s)20的增益使其恒定以便計算環(huán)路無法跟隨的振動ex(t)。步驟71補(bǔ)償致動器P(s)23的DC靈敏度用于計算環(huán)路可以跟隨的振動量y(t)。步驟72合成ex(t)和y(t)以消除偏移，而步驟73測量最終振動量。
在步驟70中，為了保持焦點和跟蹤誤差的恒定振幅，調(diào)整傳感器K(s)20的增益。方程式4顯示了對傳感器K(s)20的增益進(jìn)行調(diào)整的結(jié)果。利用將線性間隔中的振幅除以焦點線性間隔而獲得的值，從而調(diào)整作為S曲線輸出的焦點誤差信號的增益。利用將線性間隔中的振幅除以軌道間距而獲得的值，從而調(diào)整作為正弦波輸出的跟蹤誤差信號的增益。
為了補(bǔ)償致動器P(s)23的靈敏度，在步驟71中利用焦點和跟蹤信號調(diào)整其增益，并調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益。為了調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益，使用了圖5的環(huán)路調(diào)整算法。更具體地講，將用來調(diào)整環(huán)路增益的正弦波增加給焦點和跟蹤誤差信號。然后，通過在焦點和跟蹤誤差信號的干擾頻率分量和所提供的正弦波干擾頻率之間獲得的相位差，來計算焦點和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位，該跟蹤誤差信號完成一個沿著焦點和跟蹤環(huán)路的巡回。通過比較由此獲得的閉環(huán)相位和標(biāo)稱閉環(huán)相位(參考相位)，來調(diào)整焦點和跟蹤控制器C(s)21的增益直到兩個相位變得相同?；谡{(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路增益的結(jié)果，精確地模擬致動器P(s)23的增益。
通過調(diào)整傳感器K(s)20和致動器P(s)23的增益，精確地模擬傳感器K(s)20和致動器P(s)23，然后再計算振動量。將通過將焦點和跟蹤誤差信號除以傳感器增益Ksensor而獲得一個由調(diào)整傳感器K(s)的增益來調(diào)整的值、以及在利用驅(qū)動器V(s)22將控制器C(c)21的輸出輸入到致動器P(s)22之后而獲得的致動器P(s)23的輸出合成。
在步驟72中，為了消除合成信號的DC值，通過獲得64個抽樣和128個抽樣的平均值來計算偏移值，或者使用消除DC分量的濾波器。
如果從合成信號消除偏移，則在步驟73中輸出最終振動量。
圖8是顯示依照本發(fā)明的環(huán)路設(shè)計方法操作的流程圖。該方法包括步驟80，在該步驟中調(diào)整焦點和跟蹤傳感器的增益參數(shù)以便保持焦點和跟蹤誤差信號恒定振幅；步驟81，在該步驟中利用調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益使其恒定的結(jié)果來補(bǔ)償致動器的DC靈敏度；步驟82，在該步驟中消除偏移；步驟83，在該步驟中計算振動量；步驟84，在該步驟中通過將振動量除以允許誤差來計算環(huán)路的增益；以及步驟85，在該步驟中設(shè)計一種滿足目標(biāo)性能的控制器。
由于該伺服環(huán)路設(shè)計方法是以測量振動量為基準(zhǔn)的，因此將省略與振動測量步驟相應(yīng)的在步驟80至83中的說明。如果測量了振動量，則在步驟84中將所測量的振動量除以允許誤差以獲得最小環(huán)路增益。利用最小環(huán)路增益，在步驟85中設(shè)計一種滿足目標(biāo)性能的控制器。
本發(fā)明不局限于上述實施例，并且在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種變化。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，對于各種在其上記錄或讀取數(shù)據(jù)的盤片，或者對于盤驅(qū)動器的各種速率因數(shù)，則可以測量焦點和跟蹤振動量?；跍y量的結(jié)果，可以設(shè)計一種最優(yōu)焦點和跟蹤控制器，從而可以減小該設(shè)計的設(shè)計時間并且可以提高其設(shè)計精度。如果所測量的振動量超過伺服系統(tǒng)容許的范圍，則將振動量數(shù)據(jù)反饋到機(jī)芯裝置，并將其用作機(jī)芯設(shè)計的數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生一種在伺服系統(tǒng)設(shè)計中可以考慮的振動量。此外，利用所測量的振動量，可以建立一個基于拾取頭的DC或AC靈敏度的大小程度、用于穩(wěn)定的焦點和跟蹤控制的致動器設(shè)計規(guī)范。
權(quán)利要求
1.一種在各種盤片記錄和再現(xiàn)裝置中的振動量測量裝置，其中由于盤片的旋轉(zhuǎn)在焦點和跟蹤環(huán)路中出現(xiàn)振動，該裝置包括誤差增益調(diào)整裝置，該裝置調(diào)整在盤旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的焦點和跟蹤誤差的振幅以便保持恒定的焦點和跟蹤誤差的振幅；環(huán)路增益調(diào)整裝置，為了補(bǔ)償致動器的增益差異，比較焦點和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位與預(yù)定的參考閉環(huán)相位，并且保持恒定的焦距和跟蹤環(huán)路的增益；以及測量裝置，該裝置利用由誤差增益調(diào)整裝置和環(huán)路增益調(diào)整裝置調(diào)整的誤差以及可以控制盤片的焦距和跟蹤的控制器的輸出來計算并輸出振動量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，通過下列方程式來調(diào)整誤差增益調(diào)整裝置的焦點誤差的增益焦點誤差增益＝ 在此，A振幅、F線性間隔中的焦距。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，通過下列方程式來調(diào)整誤差增益調(diào)整裝置的跟蹤誤差的增益跟蹤誤差增益＝ 在此，A振幅，P軌道間距。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中環(huán)路增益調(diào)整裝置包括正弦波產(chǎn)生單元，該單元產(chǎn)生用于調(diào)整環(huán)路增益的預(yù)定正弦波；相位信號處理單元，該單元通過對數(shù)字焦點和跟蹤誤差信號中的正弦波干擾分量以及所提供的正弦波的相位進(jìn)行比較從而輸出閉環(huán)相位；以及環(huán)路增益調(diào)整單元，通過比較閉環(huán)相位和標(biāo)稱閉環(huán)相位，該單元調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益使其達(dá)到恒定級，并且基于調(diào)整的結(jié)果，模擬致動器的增益。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，相位信號處理單元包括干擾提取單元，該單元僅從數(shù)字焦點和跟蹤誤差信號提取正弦波干擾分量，該信號是從焦點和跟蹤環(huán)路反饋而來；以及相位比較單元，該單元輸出通過比較干擾提取單元的輸出和所提供的正弦波的相位而獲得相位差。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，增益調(diào)整單元調(diào)整焦點和跟蹤控制器的增益以便增益變成標(biāo)稱相位差，并且補(bǔ)償制動器的增益使其與已調(diào)整過的控制器的增益相同。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，振動量測量裝置包括第一振動量測量單元，該單元通過將焦點和跟蹤誤差除以傳感器增益來測量第一振動量；第二振動量測量單元，該單元從包含致動器的焦點和跟蹤環(huán)路的輸出信號中測量第二振動量，其中對其差異進(jìn)行補(bǔ)償；以及偏移調(diào)整單元，該單元合成第一振動量和第二振動量，獲得用于預(yù)定時間的合成信號的平均值，并且利用所獲得的平均值來調(diào)整合成信號的偏移。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，偏移調(diào)整單元是利用預(yù)定頻帶來濾波合成信號的濾波單元。
9.一種用于測量在各種盤片記錄和再現(xiàn)裝置中的振動量的振動量測量方法，其中，由于盤片的旋轉(zhuǎn)在焦點和跟蹤環(huán)路中出現(xiàn)振動，該方法包括(a)調(diào)整在盤旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的焦點和跟蹤誤差的振幅以便焦點和跟蹤誤差的振幅保持恒定，并且輸出焦點和跟蹤誤差；(b)為了補(bǔ)償致動器的增益差異，則比較焦距和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位與標(biāo)稱閉環(huán)相位，調(diào)整焦距和跟蹤環(huán)路的增益使其達(dá)到恒定級，并且輸出焦距和跟蹤環(huán)路的增益；以及(c)基于步驟(a)的誤差和步驟(b)環(huán)路增益以及控制器的輸出來計算振動量，并且輸出計算結(jié)果，該控制器控制由該誤差補(bǔ)償?shù)谋P片的焦點和跟蹤。
10.如權(quán)利要求9所述方法，其中，在步驟(a)中，利用將線性間隔中的振幅除以焦點線性間隔而獲得的值來調(diào)整作為S曲線輸出的焦點誤差信號的增益。
11.如權(quán)利要求9所述方法，其中，在步驟(a)中，利用將線性間隔中的振幅除以跟蹤軌道間距而獲得的值來調(diào)整作為正弦波輸出的跟蹤誤差信號的增益。
12.如權(quán)利要求9所述方法，其中，步驟(b)還包括(b-1)僅從用于調(diào)整環(huán)路增益的正弦波輸入其中的焦點和跟蹤誤差信號提取正弦波干擾分量；(b-2)通過比較從焦點和跟蹤誤差信號提取的正弦波干擾分量和所提供的正弦波的相位從而輸出閉環(huán)相位；以及(b-3)通過比較閉環(huán)相位和標(biāo)稱閉環(huán)相位從而輸出用于調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益的控制信號，并且將控制信號作為致動器的增益調(diào)整信號輸出。
13.如權(quán)利要求12所述方法，其中，在步驟(b-3)中，調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益以便增益與標(biāo)稱閉環(huán)相位相同，并且補(bǔ)償同所調(diào)整的增益一樣的致動器的增益。
14.如權(quán)利要求9所述方法，其中，步驟(c)還包括(c-1)通過將焦點和跟蹤誤差信號除以在步驟(a)中調(diào)整過的傳感器增益來測量第一振動量；(c-2)從包含致動器的焦點和跟蹤環(huán)路的輸出信號中測量第二振動量，其中在步(b)中補(bǔ)償了其差異；以及(c-3)合成第一振動量和第二振動量，獲得用于預(yù)定時間的合成信號的平均值，并且利用所獲得的平均值來調(diào)整合成信號的偏移。
15.如權(quán)利要求14所述方法，其中，在步驟(c-3)中，利用預(yù)定頻帶來濾波合成信號。
16.一種在用于測量各種盤片記錄和再現(xiàn)裝置中的振動量的振動量測量方法中的環(huán)路設(shè)計方法，其中由于盤片的旋轉(zhuǎn)在焦點和跟蹤環(huán)路中出現(xiàn)振動，該環(huán)路設(shè)計方法包括(a)調(diào)整在盤片旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的焦點和跟蹤誤差的振幅以便焦點和跟蹤誤差的振幅保持恒定并輸出焦點和跟蹤誤差；(b)為了補(bǔ)償致動器的增益差異，比較焦距和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位與標(biāo)稱閉環(huán)相位，調(diào)整焦距和跟蹤環(huán)路的增益達(dá)到恒定級，并輸出焦距和跟蹤環(huán)路的增益；(c)基于步驟(a)的誤差和步驟(b)環(huán)路增益計算振動量以及控制通過該誤差補(bǔ)償過的盤片的焦距和跟蹤的控制器的輸出，并且輸出計算結(jié)果；以及(d)最后，通過將振動量除以預(yù)定允許誤差來計算最小環(huán)路增益，并且利用所計算的增益，重置焦點和跟蹤環(huán)路的增益。
17.如權(quán)利要求16所述方法，其中在步驟(a)中，利用將線性間隔中的振幅除以焦點線性間隔而獲得的值來調(diào)整作為S曲線輸出的焦點誤差信號的增益。
18.如權(quán)利要求16所述方法，其中在步驟(a)中，利用將線性間隔中的振幅除以跟蹤軌道間距而獲得的值來調(diào)整作為正弦波輸出的跟蹤誤差信號的增益。
19.如權(quán)利要求16所述方法，其中步驟(b)還包括(b-1)僅從用于調(diào)整環(huán)路增益的正弦波輸入其中的焦點和跟蹤誤差信號提取正弦波干擾分量；(b-2)通過比較從焦點和跟蹤誤差信號提取的正弦波干擾分量和所提供的正弦波的相位從而輸出閉環(huán)相位；以及(b-3)通過比較閉環(huán)相位和標(biāo)稱閉環(huán)相位從而輸出用于調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益的控制信號，并且將控制信號作為致動器的增益調(diào)整信號輸出。
20.如權(quán)利要求19所述方法，其中，在步驟(b-3)中，調(diào)整焦點和跟蹤環(huán)路的增益以便增益與標(biāo)稱閉環(huán)相位相同，并且補(bǔ)償同所調(diào)整的增益一樣的致動器的增益。
21.如權(quán)利要求16所述方法，其中，步驟(c)還包括(c-1)通過將焦點和跟蹤誤差信號除以在步驟(a)中調(diào)整過的傳感器增益來測量第一振動量；(c-2)從包含致動器的焦點和跟蹤環(huán)路的輸出信號中測量第二振動量，其中在步(b)中補(bǔ)償了其差異；以及(c-3)合成第一振動量和第二振動量，獲得用于預(yù)定時間的合成信號的平均值，并且利用所獲得的平均值來調(diào)整合成信號的偏移。
22.如權(quán)利要求21所述方法，其中，在步驟(c-3)中，利用預(yù)定頻帶來濾波合成信號。
全文摘要
振動量測量裝置和方法和環(huán)路設(shè)計方法，精確地測量在焦點和跟蹤環(huán)路中產(chǎn)生的振動量以最佳設(shè)計光盤驅(qū)動器的焦點和跟蹤環(huán)路。該裝置包括誤差增益調(diào)整裝置，調(diào)整盤旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的焦點和跟蹤誤差振幅以焦點和跟蹤誤差的振幅保持恒定；環(huán)路增益調(diào)整裝置，補(bǔ)償致動器的增益差異，比較焦點和跟蹤環(huán)路的閉環(huán)相位和預(yù)定基準(zhǔn)閉環(huán)相位，保持焦點和跟蹤環(huán)路的恒定增益；測量裝置，由誤差增益調(diào)整裝置和環(huán)路增益調(diào)整裝置調(diào)整的誤差和控制盤的焦距和跟蹤的控制器的輸出計算并輸出振動量。該方法和裝置可測量焦點和跟蹤振動量，焦點和跟蹤振動量的不同出現(xiàn)取決于記錄或讀取數(shù)據(jù)的盤的類型、或盤驅(qū)動器的速率因數(shù)，基于測量數(shù)值設(shè)計最優(yōu)焦點和跟蹤控制器。
文檔編號G11B20/18GK1416118SQ02157508
公開日2003年5月7日 申請日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者李文魯, 金垣, 高成魯, 李東晉, 梁賢錫, 田弘杰 申請人:三星電子株式會社