專利名稱：用于光學記錄和重放系統(tǒng)的伺服控制技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學記錄和重放系統(tǒng)，該系統(tǒng)在光學記錄介質如光卡或類似介質上光學地記錄或重放信息，更具體地說，涉及一種用于光學記錄和重放系統(tǒng)的改進的伺服控制技術，其中，設置在光頭中的用于將光束聚焦到光記錄介質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的跟蹤和聚焦偏差。
通過相對光能如激光束的光軸，移動卡形光學記錄介質(即，光卡)從而在該記錄介質上記錄和重放信息的光學記錄和重放系統(tǒng)是眾所周知的。由于計算機等的發(fā)展和廣泛利用，光卡的廣泛利用也被人們高度關注，因為光卡易于攜帶安全，盡管尺寸小，但卻具有相對較大的存儲容量，因此光卡具有廣泛的應用領域，例如，在醫(yī)療機構作為病人診斷的記錄介質。
已知光卡的一個典型的例子示于圖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12代表一個記錄/重放區(qū)，13表示一個引導軌跡，14表示一個數(shù)據(jù)軌跡。在記錄/重放區(qū)形成有一個記錄層，該記錄層例如由氯化銀照相材料制成，作為基底材料。通過從光頭當中向該記錄層輻射適當能量的激光，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)通過沿著X軸方向(平行于光卡11的數(shù)據(jù)和導向軌跡的方向)相對光頭移動光卡可被改變，以便形成對應于所希望的數(shù)字信息的所希望的排列形式的一系列凹坑。于是，通過在光卡11的記錄層上寫入和讀取凹坑串，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，通常利用驅動機構，如一個線性馬達相對光頭移動光卡11。但是，限于驅動機構的操作精度，現(xiàn)有技術的方法不能防止機械位置錯誤的發(fā)生，因此，凹坑不能準確地形成在位于導向軌跡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確地記錄和重放。
為了克服上述缺點，將光點準確地定位在兩個導向軌跡13的中間執(zhí)行凹坑的記錄和重放是絕對必要的。所以通常利用自動跟蹤控制以試圖補償任何引起的機械位置錯誤。
自動跟蹤控制通常是以所謂的“三束法”進行的，三束相互隔開一定距離的激光束從光頭輻射出來，以中心激光束對應于數(shù)據(jù)軌跡14作為寫入/讀取激光束，而中心光束兩側的兩個激光束(側激光束)對應于數(shù)據(jù)軌跡14兩側的導向軌跡13作為跟蹤光束。即，三束法測量從光卡11的兩側的激光束的各自的反射光，以便伺服控制輻射的光點位置，即跟蹤光束以預定的位置關系準確地對應于導向軌跡13，于是，中央的讀取和寫入光束即可永遠準確地定位在數(shù)據(jù)軌跡14的預定的中間部分。
此外，因為需要激光束穩(wěn)定地聚焦在光卡11的記錄層，在現(xiàn)有技術中，自動聚焦通常也被執(zhí)行。
上述的自動跟蹤和聚焦控制操作，是通過連續(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)，通過由跟蹤線圈和聚焦線圈施加電磁力來驅動光頭的物鏡而進行的。由物鏡對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(在上述的三束法的情況下為三個光點)。
圖6和圖7為現(xiàn)有技術當中用于自動跟蹤和聚焦的伺服控制系統(tǒng)的例子。
更具體地說，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)行上述的自動跟蹤控制的例子；圖6示出了自動跟蹤控制的基本電路結構，圖7顯示了在日本專利公開NO.HEI5—47895中公開的改進的技術。
首先，描述圖6的跟蹤控制電路30a。具有按預定方式設置的一對接收元件31a和31b的光檢測器31被設置在光頭內部，用于對從光卡反射的，并進入物鏡的光進行光電轉換。進入到光檢測器31的上述的兩個反射的跟蹤光束分別由光接收元件31a和31b接收，對應于可能的跟蹤誤差的接收的光信號被從光接收元件31a和31b輸出。該從光接收元件31a和31b輸出的輸出信號然后被送到差分放大器32，再由放大器32輸出一個在饋入信號之間的差分信號并也送到一個加法放大器33，然后加法放大器輸出一個饋入信號的和信號。該和信號被送入到除法電路34作為一個分母信號A。另一方面，差分信號被送入到除法電路34作為分子，并被所述規(guī)一的和信號除。
例如，當跟蹤光點被準確地定位在光卡11的相應的導向軌跡13上時，差分信號的值為0或接近0，而和信號具有一個最大值。相應地，從除法電路34的輸出信號的值為0或接近為0，這指示出激光點相對于導向軌跡13位于一個合適的位置。
當跟蹤激光點偏離導向軌跡13時，差分信號的值大于或小于0，而除法電路34的輸出大于0。這樣，除法電路34輸出一個對應激光點相對導向軌跡13的偏離量的信號(即跟蹤誤差)。為了提供控制環(huán)的增強的穩(wěn)定性，由相位補償電路35對除法電路34輸出的信號進行相位“超前補償”。經歷相位超前補償?shù)男盘栍沈寗与娐?6轉換成電流，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)和導向軌跡的方向)驅動物鏡。這樣，即可根據(jù)激光點與導向軌跡13的偏離量驅動物鏡。
如前所述的利用除法電路34對差分信號規(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，在記錄過程中，激光的功率大約為1.5mW，大約為重放時激光功率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重要的。
圖7的跟蹤控制電路30b被設計成可不利用圖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輸出的光檢測信號被送到可變增益放大器37a和37b，可變增益放大器37a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對可變增益放大器37a和37b的輸出信號取樣和保持。此外，減法電路40在取樣和保持電路39a和39b的輸出信號之間進行減法操作，從而，提供一個跟蹤誤差信號。減法電路40輸出的跟蹤誤差信號由相位補償電路35向圖6中的情況一樣進行相位超前補償，然后驅動跟蹤線圈20。
圖8為一個信號定時流程，解釋圖7中所示的現(xiàn)有技術的操作的一個例子。圖8中的(a)表示對應于要被記錄到光卡11上的信息(記錄信息信號)，(b)表示由記錄信息信號調制的激光功率的變化，(c)表示從減法電路40輸出的信號。如圖8的(a)項所示，記錄信息信號在值“1”和“0”之間變化。相應于記錄信息信號中的變化，產生的激光功率在電平“PL”和“PH”之間變化，如(b)項所示。當激光功率處于高電平“PH”時，在光卡上形成凹坑，當激光功率處于低電平“PL”時，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環(huán)增益，可變增益放大器的各自增益被改變。此外，為了消除在伺服環(huán)中的信號因光量的突然變化，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取樣和保持的那個信號，在光量改變之后釋放該保持的信號。
但是，上述的現(xiàn)有技術方法有下述缺點首先，圖6中的電路需要利用除法電路34的復雜的模擬過程，所以，成本高，由于利用模擬電路，容易產生溫度漂移，因此引起頻率跟蹤錯誤。
圖7的電路提供了克服圖6的利用除法電路的缺點的解決辦法，它適當?shù)馗淖兛勺冊鲆娣糯笃?7a和37b的增益以針對激光功率的變化保持恒定的環(huán)增益。但是，該電路產生了一個新的問題，因為要改變可變增益放大器37a和37b的增益，造成頻響較差，因為在不同的光卡中的記錄層的反射率可能不同，環(huán)增益會發(fā)生不希望的改變。這種情況示于圖8中的(c)。假定對于具有適當反射率的光卡的增益為Va，對于一個具有較高反射率的光卡的增益將增加到Vb，對于一個具有較低反射率的光卡的增益將減少到Vc。在這種情況下，難以取得準確的伺服控制并將產生跟蹤誤差。
利用與上述電路相似的伺服控制電路的自動聚焦控制會產生同樣的問題。
近年來，已經采用一種增加光卡的記錄密度的方法以提供增加的存儲容量。在這種增加密度的光卡中，極度需要一種具有增強精度和穩(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，可以通過利用相對簡單的電路結構實現(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)通過從激光源中產生激光并向光記錄介質上輻射來實現(xiàn)在記錄介質上記錄和重放信息，它具有一個伺服控制部分，用于檢測從記錄介質上反射的激光，根據(jù)檢測的光反射量，提供一個誤差信號，根據(jù)該誤差信號控制輻射到記錄介質上的激光的形成。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開關部分，用于轉換誤差信號的通路，一個平滑部分，用于平滑通過開關部分的誤差信號，以及一個控制器部分，用于監(jiān)視檢測的光反射量，根據(jù)該光反射量控制開關的開關動作，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計成控制開關動作，以使伺服環(huán)的增益保持在一個預定的標準。
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，或者任何其它應用，只要在該應用中執(zhí)行類似的伺服控制(即根據(jù)檢測的光反射量檢測出誤差信號，根據(jù)檢測的誤差信號對激光的形成進行伺服控制〕。
本發(fā)明的主要特征在于，在伺服控制電路中，提供了開關部分用于開關控制誤差信號，平滑部分用于平滑開關控制誤差信號。該控制部分還用于監(jiān)視從光記錄介質檢測的反射量和控制開關部分的開關動作，以控制伺服環(huán)的環(huán)增益，例如，使其保持在一個預定的標準。
通過這樣監(jiān)視檢測的光反射量，在激光量改變時，或反射量從預定標準改變時，可以允許檢測任何影響伺服環(huán)增益中的變化的因素的發(fā)生。在這種監(jiān)測的基礎上，開關部分的開關動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)增益保在一個預定的水平。
例如，檢測的光反射量從預定標準的下降將引起環(huán)增益的降低。因此，在這種情況下，通過相對地增加開關部分的激勵或導通周期，相對地增加由平滑部分平滑(積分)的誤差信號的電平，及相對地增加增益以補償所引起的增益降低，可將環(huán)增益控制為基本保持在預定的標準。相反，檢測的光反射量從預定標準的增加將引起環(huán)增益的相應地增加。因此，在這種情況下，通過相對地減少開關部分的激勵或導通周期(即，使開關部分不工作)，相對地減小由平滑部分平滑(積分)的誤差信號的電平，及相對地減小增益以補償所引起的增益增加，可將環(huán)增益控制為基本保持在預定的標準。
下面，通過結合附圖對本發(fā)明的最佳實施例進行描述。
在附圖中


圖1為一個電路圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例的在一個光記錄和重放系統(tǒng)中使用的一個跟蹤控制電路和一個聚焦控制電路的例子；圖2為一個解釋圖1的實施例的操作的定時圖；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)的結構透視圖；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例；圖6為顯示現(xiàn)有技術的跟蹤控制電路的電路圖；圖7為顯示現(xiàn)有技術的跟蹤控制電路的另一個例子的電路圖；圖8為解釋圖7的跟蹤控制電路的操作的定時圖。
圖3以舉例的方式示出了利用光卡為記錄介質的本發(fā)明的光記錄和重放系統(tǒng)的光系統(tǒng)的基本結構。圖3主要地示出了光卡11和位于光卡11上面的光頭2的光學系統(tǒng)之間的關系。光卡11的具體結構與圖4和圖5相同。通過一個未示出的驅動裝置(例如，一個線性馬達)，光卡11可沿著X軸方向往復運動(平行于光卡11的導向和數(shù)據(jù)軌跡13和14)。
在光頭2中，提供有一個激光二極管27作為光源，從激光二極管27產生的發(fā)散的光通過一個準直透鏡26a被準直。被準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。
由束分離器24分離的反射光經過一個準直透鏡26b轉換成準直光。一個凹透鏡28用來將從準直透鏡輸入的準直光轉換成適當?shù)陌l(fā)散光。一個棱鏡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換成用于檢測跟蹤和聚焦誤差的電信號。
通過由跟蹤線圈20產生的電磁力，物鏡22在Y軸方向(橫穿光卡11的數(shù)據(jù)和導向軌跡的方向)的位置進行精密調整，通過由聚焦線圈21產生的電磁力，物鏡22在Z軸方向(垂直于光卡11的記錄/重放表面的方向)的位置進行精密調整。跟蹤線圈20由從跟蹤控制電路41輸出的信號驅動，聚焦線圈21由從聚焦控制電路42輸出的信號驅動。跟蹤和聚焦誤差按隨機的方式被檢測，根據(jù)檢測的誤差信號，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。
為了檢測跟蹤和聚焦誤差，所謂的三束法和棱鏡法在實施例中被采用。
對于三束法，從激光二極管27發(fā)射的激光通過準直透鏡26a并由折射光柵25分成三部分形成三個激光束。來自折射光柵的三個激光束經過束分離器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，形成相互間有預定位置關系的三個光點。在以三個分開的激光束聚焦到記錄層上的三束法為基礎的跟蹤伺服控制中，中央的激光束位于數(shù)據(jù)軌跡14上，其它兩個或側面的激光束位于數(shù)據(jù)軌跡14兩個側面的導向軌跡13上。
以上述方式聚焦在光卡11的記錄層上的三個激光束被從記錄層上反射成為相應的反射光。該反射光的一束，即來自據(jù)軌跡14的反射光(以下稱為第一反射光)經過物鏡22，反射鏡23，束分離器24，準直透鏡26b，凹透鏡28和棱鏡29，然后，聚焦到光檢測器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換成電信號，然后該信號被用作聚焦信號。光檢測器3，3’的每個中央光接收元件3a，3′a包括至少兩個光接收元件部分，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)進行聚焦控制。在另一種情況中，只是一個光檢測器(例如，檢測器3)的光接收元件3a的輸出被作為這種聚焦信號。
另一方面，從數(shù)據(jù)軌跡14兩側的導向軌跡13反射的兩個反射光(以下稱為“第二反射光”)與第一反射光類似，通過物鏡22，反射鏡23，束分離器24，準直透鏡26b，凹透鏡28及棱鏡29，然后被聚焦到光檢測器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換成電信號，然后用作跟蹤信號。例如，在每個光檢測器3，3’中，光接收元件3b或3’b中的一個光接收元件接收從左側導向軌跡13的反射光，另一個光接收元件3c或3’c接收來自右側導向軌跡13的反射光。由于跟蹤控制是在接收的或檢測的左側和右側導向軌跡的反射光量之間的平衡狀態(tài)的基礎上進行的，所以只有左側或右側光接收元件的任何一對的輸出(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。然而，從左側和右側導向軌跡13檢測的反射光量的總和是恒定的，并且檢測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處檢測的光量因光點位置的偏離增加時，即，在另一個光接收元件處檢測的光量減少。
棱鏡法主要作為檢測聚焦誤差的合適的方法，因為與傳統(tǒng)的象散法相比，該方法具有更好的牽入靈敏度。即，通過物鏡22，反射鏡23，束分離器24，準直透鏡26b，凹透鏡28和棱鏡29的第一反射光經過凹透鏡28時，呈現(xiàn)一個適當?shù)膱A形橫截面；但是，當?shù)谝环瓷涔饨咏胖迷诎纪哥R28和光檢測器3，3’之間的棱鏡29的邊緣部分時，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過棱鏡的邊緣部分，然后聚焦到光接收元件3a，同時，另外一部分半圓形的光從棱鏡29被反射回來然后被聚焦到另一個光接收元件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，即可檢測到聚焦誤差。聚焦控制電路42根據(jù)檢測的聚焦誤差信號，相應于在光接收元件3a或3’a輸出信號的基礎上得到的聚焦信號，根據(jù)檢測到的誤差信號向聚焦線圈施加驅動電流，使物鏡22在Z軸方向被驅動，從而執(zhí)行自動聚焦控制。
由光檢測器3和3’的光接收元件3b和3c或3’b及3’c得到的跟蹤信號被提供于跟蹤控制電路41用于檢測跟蹤誤差。因此，跟蹤控制電路41根據(jù)檢測到的跟蹤誤差信號通過向跟蹤線圈20施加驅動電流使物鏡22在Y軸方向被驅動，從而執(zhí)行自動跟蹤控制。
下一步，參見圖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，接收從左和右導向軌跡13的反射光的光接收元件3b和3c的輸出信號都被加于差分放大器4a，從而從輸出信號中得到一個差分信號，該輸出信號也被加于加法放大器5a，從而，得到一個輸出信號的和信號。如前所述，該差分信號對應于跟蹤誤差信號，因此也稱為跟蹤誤差信號。從加法放大器5a輸出的和信號對應于檢測的光反射量并允許監(jiān)測整個的檢測的光反射量。即，如前面所注意到的，整個檢測的光反射量因沿軌跡方向的光接收元件3b和3c檢測的光量互不相同而通常應該是恒定的。但是，當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使檢測的整個光反射量趨于變化。因此，該差分信號需要根據(jù)和信號的變化而規(guī)一。本發(fā)明的特征在于提供了開關電路6a和6b，時間常數(shù)電路7a和7b及比較器電路8a，作為一個規(guī)一化所需的示例性的結構。
上述的從放大器4a和5a輸出的差分和和信號輸出分別被饋入到開關電路6a和6b。開關電路6a以開關的方式使差分放大器4a的輸出通過，并進入時間常數(shù)電路7a，同時開關電路6b以開關的方式使加法放大器5a的輸出通過，并進入時間常數(shù)電路7b。時間常數(shù)電路7a包括電阻R1和R2及一個電容器C1，用來平均從開關電路6a輸出的電壓信號。類似地，時間常數(shù)電路7b包括電阻R3和R4及一個電容器C2，用來平均從開關電路6b輸出的電壓信號。時間常數(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進行拉普拉斯變換的結果。
時間常數(shù)電路7a是一種平滑電路或低通濾波器或積分電路，利用上述轉換函數(shù)進行工作，在其中，由電阻R1和電容器C1形成一個充電路徑，由電阻R2形成一個放電路徑，在電阻R2的下一級提供了一個相位補償電路9a。時間常數(shù)電路7b為一種平滑電路或低通濾波器或積分電路，利用上述轉換函數(shù)進行工作，在其中，由電阻R3和電容器C2形成一個充電路徑，由一個接地的電阻R4形成一個放電路徑。
比較器電路8a將加到其″＋″輸入端代表和信號的平均或平滑結果的時間常數(shù)電路7b的輸出信號與加到其一輸入端的標準或基準電壓Ref相比較。根據(jù)比較的結果，比較器電路8a控制開關電路6a和6b的開關動作。更具體地說，當時間常數(shù)電路7b的輸出電壓小于基準電壓Ref時，比較器電路8a使開關電路6a和6b工作(接通)，當時間常數(shù)電路7b的輸出電壓大于基準電壓Ref時，比較器電路8a使開關電路6a和6b不工作(斷開〕。當然，每個開關電路都包括一個電子開關控制的開關元件如一個晶體管。
代表平均或平滑差分信號的結果的時間常數(shù)電路7a的輸出信號被加到相位補償電路9a，進行如前所述的相位超前補償或倒相控制。得到的相位控制的信號通過一個驅動電路10a，轉換成加到跟蹤線圈20的驅動電流。響應于該驅動電流，物鏡22在Y軸方向不斷地被驅動。
圖2為圖1的電路結構的主要部分的信號的定時圖。在圖2中，項目(a)表示要記錄到光卡11的信息信號(記錄信息信號)，項目(b)表示由記錄信息信號調制的激光功率的變化，項目(c)表示時間常數(shù)電路7b的輸出信號，項目(d)表示比較器電路8a的輸出信號。
下面解釋圖1的跟蹤控制電路41的工作原理。當輸入到比較器電路8a的信號電壓之間的關系為時間常數(shù)電路7b的輸出電壓小于基準電壓Ref時，比較器電路8a進行控制，接通開關電路6a和6b。對此進行響應，差分放大器4a的差分信號和加法放大器5a的和信號被分別送到時間常數(shù)電路7a和7b，電路7a和7b的輸出電壓隨著時間增加。因此，時間常數(shù)電路7b的輸出信號逐漸上升到大于基準電壓Ref，比較器電路8a斷開開關電路6a和6b使時間常數(shù)電路7a和7b的輸出電壓隨時間而降落。這樣，響應于時間常數(shù)電路7b的輸出電壓相對于基準電壓Ref的升/降，開關電路的通/斷動作重復進行。因此，與檢測的光對應的光接收元件3b和3c的輸出電壓(即，反射光的總檢測量)成正比，產生一系列的開關動作。換句話說，檢測的光對應的輸出電壓變得越高，產生的開關動作越快，檢測的光對應的輸出電壓變得越低，產生的開關動作越慢。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包括四個結合到一起的呈方形布置的光接收元件部分，以便得到兩對檢測的光對應的輸出信號。
聚焦控制電路42的伺服控制環(huán)結構與上面所述的跟蹤控制電路41中的類似，通過差分放大器4b，可以得到兩對檢測光對應的輸出信號之間的差分信號，通過加法放大器5b，可以得到兩對檢測光對應的輸出信號的基礎上的和信號。此外，為了與上述跟蹤控制電路41相同的目的，也提供了開關電路6c和6d，時間常數(shù)電路7c和7d及一個比較器電路8b。盡管在上述的跟蹤控制電路41的例子中，開關電路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，開關電路6c和6d在伺服環(huán)電路中是并聯(lián)的。
即，從差分放大器4b輸出的差分信號通過時間常數(shù)電路7c，時間常數(shù)電路7c包括電阻R5和R6及一個電容器C3，開關電路6c連接于電阻R5和R6的連接點和地之間。加法放大器5b的和信號輸出通過時間常數(shù)電路7d，時間常數(shù)電路7d包括電阻R7和R8及一個電容器C4，開關電路6d接于電阻R7和R8的連接點和地之間。與上面所述的時間常數(shù)電路7a和7b類似，時間常數(shù)電路7c和7d用于平滑或平均輸入信號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將對應于和信號的時間常數(shù)電路7b的輸出信號與標準或基準電壓Ref相比較并控制開關電路6c和6d的通/斷狀態(tài)。但是，與上面所述的相反的是，當時間常數(shù)電路7d的輸出電壓小于基準電壓Ref時，比較器電路8b使開關電路6c和6d不工作(斷開)，當時間常數(shù)電路7d的輸出電壓大于基準電壓Ref時，比較器電路8b使開關電路6c和6d工作(接通)。這是因為開關電路6c和6d相對于時間常數(shù)電路7c和7d是并聯(lián)的。
代表平均差分信號結果的時間常數(shù)電路7c輸出信號被加到相位補償電路9b，進行如前所述的相位超前補償。得到的相位控制信號通過驅動電路10b，將該信號轉換成加到聚焦線圈21的驅動電流。響應于該驅動電流，物鏡22在Z軸方向不斷地被驅動。
下面解釋圖1的聚焦控制電路42的工作原理。當輸入到比較器電路8b的信號電壓之間的關系為時間常數(shù)電路7d的輸出電壓小于基準電壓Ref時，比較器電路8b進行控制，斷開開關電路6c和6d。對此進行響應，差分放大器4b的差分信號和加法放大器5b的和信號被分別送到時間常數(shù)電路7c和7d，電路7c和7d的輸出電壓隨著時間增加。因此，時間常數(shù)電路7d的輸出信號逐漸上升到大于基準電壓Ref，比較器電路8b接通開關電路6c和6d而使時間常數(shù)電路7c和7d的輸出電壓隨時間而降落。這樣，響應于時間常數(shù)電路7d的輸出電壓相對于基準電壓Ref的升/降，開關電路7c和7d的通/斷動作重復進行。因此，與光接收元件3a的檢測光對應的輸出電壓成正比，產生一系列的開關動作。換句話說，檢測光對應的輸出電壓變得越高，產生的開關動作越快，檢測的光對應的輸出電壓變得越低，產生的開關動作越慢。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所包括的開關電路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所包括的開關電路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中的開關電路6a和6b可以是并聯(lián)的，聚焦控制電路42中的開關電路6c和6d也可以是串聯(lián)的?；蛘撸櫩刂齐娐?1的開關電路6a和6b，及聚焦控制電路42中的開關電路6c和6d都是串聯(lián)的或并聯(lián)的。在任何情況下，開關電路6a和6d在伺服環(huán)電路中是并聯(lián)還是串聯(lián)，只是設計需要的問題。
從前面的描述可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(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關，可以連續(xù)實現(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都能取得，所以可以以適當?shù)姆绞綄崿F(xiàn)伺服控制如跟蹤或聚焦控制。
(3)可實現(xiàn)較好的頻率響應。
(4)由于本發(fā)明的光記錄和重放系統(tǒng)可以使用時間常數(shù)和開關電路而無需較貴的模擬除法電路，并可實現(xiàn)準確的跟蹤及聚焦控制，因此，實現(xiàn)了增強了以低成本進行記錄和重放的準確性，并使電路大為簡化。
權利要求
1.一種光記錄和重放系統(tǒng)，通過從激光源(2)產生激光，向光記錄介質(11)進行輻射實現(xiàn)在該記錄介質上記錄和重放信息，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)，用于檢測從記錄介質(11)反射的激光以根據(jù)檢測的反射光量提供一個誤差信號，并根據(jù)該誤差信號控制向記錄介質(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)包括開關裝置(6a；6c)，用于轉換所述誤差信號的路徑；平滑裝置(7a；7c)，用于平滑通過所述開關裝置(6a；6c)誤差信號；控制器裝置(3b，3c，5a，6b，7b，8a；3a，5b，6d，7d，8b)，用于監(jiān)測檢測的光反射量并根據(jù)該監(jiān)測的量控制開關裝置(6a；6c)的開關動作，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)控制所述的開關動作使伺服環(huán)的增益保持在預定的標準。
3.根據(jù)權利要求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)包括檢測裝置(3b，3c，5a；3a，5b)，用于檢測檢測的光反射量，以提供所述的監(jiān)測量；第二開關裝置(6b，；6d)用于開關控制代表由所述檢測裝置(3b，3c，5a；3a，5b)檢測的反射光量的光量信號；第二平滑電路(7b；7d)，用于平滑由所述第二開關裝置(6b，；6d)開關控制的檢測的光量信號；開關控制裝置(8a；8b)，用于在所述第二平滑電路(7b；7d)和預定的標準信號(Ref)之間產生一個補償并根據(jù)該補償結果，控制每個所述的開關裝置(6a，6b，；6c，6d)的開關動作。
4.根據(jù)權利要求1—3中的任一個所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的開關裝置(6a；6b)相對于所述的平滑裝置(7a；7b)是串聯(lián)的。
5.根據(jù)權利要求1—3中的任一個所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的開關裝置(6c，6d)相對于所述的平滑裝置(7c；7d)是并聯(lián)的。
6.根據(jù)權利要求1—5中的任一個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(11)上的激光點的跟蹤控制。
7.根據(jù)權利要求1—5中的任一個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(11)上的激光點的聚焦控制。
8.根據(jù)權利要求1—7中的任一個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)具有一個預定的轉換函數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1—8中的任一個所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的誤差信號是通過差分放大器(4a；4b)得到的，該差分放大器(4a；4b)提供一個兩個檢測信號之間的以不同方式變化的差分信號，而表示所述監(jiān)測量的信號是通過一個加法放大器(5a；5b)得到的，該加法放大器(5a；5b)提供一個所述兩個檢測信號的和信號，所述兩個檢測信號的和信號對應于所述的檢測的反射光量。
10.根據(jù)權利要求1—9中的任一個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上。
全文摘要
在一個跟蹤或聚焦伺服控制環(huán)(3b，3c，41，20；3a，42，21)中，提供了一個開關元件(6a，6c)，用于開關控制一個跟蹤或聚焦誤差信號，以及一個平滑電路(7a；7c)，用于轉換誤差信號的路徑。從光錄介質檢測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，并由該開關部分通/斷控制開關元件的開關動作，將伺服環(huán)增益控制在一個預定的標準。因此，可以實現(xiàn)保持伺服環(huán)增益不受激光量的變化或光記錄介質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G11B7/085GK1121239SQ9411349
公開日1996年4月24日 申請日期1994年12月28日 優(yōu)先權日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 申請人:株式會社日本功勒克斯