用於靈敏度補償的方法和裝置的製作方法
2023-04-27 22:17:31 6
專利名稱：用於靈敏度補償的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及致動器控制領域，尤其是用於光碟驅動器。通過驅動器的控制系統來控制致動器，以將拾取單元的透鏡移到給定位置上。
背景技術：
光存儲盤包括至少一個軌道形式的存儲空間，或者是連續的螺旋形狀或者是多個同心圓形狀。這種盤有CD、DVD或BD。
對於寫入或讀取信息來說，光碟驅動器包括旋轉裝置，諸如主軸馬達，用於接收和旋轉光碟，以及光學裝置，諸如雷射器，用於產生光束和掃描所述軌道。
對於光學掃描旋轉中的盤來說，驅動器包括用於將光束在盤上聚焦成一點的物鏡，以及用於接收從盤反射來的光和產生輸出信號的光學檢測器。
在操作期間，光束通過聚焦致動器聚焦在盤上，設置該致動器來控制透鏡的軸向位置。此外，藉助設置來控制透鏡徑向位置的徑向致動器將光束對準軌道和/或能夠相對於新軌進行定位。
光學驅動器可包括滑架(sledge)，其相對於還容納了用於旋轉盤的主軸馬達的盤驅動器外殼被可移動地引導。設置滑架致動器，以在基本為徑向的方向上，將滑架移動至少與從盤的內軌道半逕到外軌道半徑的範圍相應的距離。
滑架用於光學透鏡的路線徑向定位。為了精確調整光學透鏡的位置，滑架具有一承載透鏡的透鏡平臺和設置來相對於滑架在徑向上移動平臺的平臺致動器。平臺的移動範圍與滑架的移動範圍相比來說很小，但平臺相對於滑架的位置精度將比滑架相對於外殼的位置精度更好。
平臺致動器可具有較滑架致動器更快的反應，因此其可能對於軌道或盤中的不規則起反應。
滑架致動器可能是按步長操作的致動器，每一步長將比平臺致動器的移動範圍更小。
滑架可包括光束產生裝置、具有致動器的平臺、透鏡和檢測器以及其他裝置，這些共同形成了拾取單元。
這種光碟驅動設備在例如WO2004/013848中公開了，該文獻的內容在此加入本說明書中作為參考。
透鏡的徑向和軸向的移動通常由控制致動器的飼服機構控制，因此透鏡遵循介質中攜帶有數字信息的同心的或螺旋形的軌道。這種控制系統的一個例子公開在US5173598中，該文獻的內容在此加入本說明書中作為參考。
已經製造出一種系統，其在對於眼睛來說不可視的光學數字信息從介質或盤的底面可存取的同時，能夠在該介質的至少一側上，例如頂面上印刷可視信息。介質具有一個整體層，其能受到雷射器的影響，而改變顏色或灰度等級。因而，可以將諸如文本的圖像印刷在盤的頂面。
類似的系統具有諸如通過粘附劑附著在盤上的可印刷標籤。該標籤可通過雷射器或印刷頭上的墨水噴射進行印刷。
當在旋轉中的盤上印刷時，由於這裡沒有軌道來遵循，印刷頭將不再由上述的飼服機構控制。然而，由於印刷仍然將沿著同心圓或螺旋形軌道進行，其中圓形或螺旋之間具有非常小的距離，所以還是需要較高的精度。
將要被印刷的圖像可在電腦中進行構建，並轉換成極座標。然後，圖像座標輸出到在盤上印刷圖像的雷射器。在例如US6771297中描述了這種系統，該文獻的內容在此加入本說明書中作為參考。在US6771297中強調了精確定位的需求。
依據US6771297，通過對位於盤的標籤一側的分離的標定區中的印刷頭校正該驅動器，通常在盤的外圍和/或接近內半徑的位置上實現定位精度。將印刷頭移動到這些區域，確定印刷頭的靈敏度，並用於印刷頭在徑向上的隨後定位。此外，校正主軸馬達，以得到正確的角位置。因而，印刷文件傳遞到印刷頭，印刷出標籤。
這種印刷工藝根據將要印刷的數據量將花去多達20分鐘的時間。然而，印刷頭將產生熱量，而熱量將影響校正參數。
有時，校正不再有效，並需要再校正。那麼，將印刷頭移動到校正區域並進行再校正。將印刷頭移回到印刷區域，繼續印刷。然而，當印刷被中斷以及在印刷中通常出現不連續時，將難以使印刷頭重新回到準確的同一位置上。
平臺致動器在徑向和軸向方向上移動透鏡。然而，致動器在徑向上的靈敏度將受到透鏡在軸向上的位置的影響。因而，發生在盤的內和/或外半徑上的徑向靈敏度的校正在透鏡的實際位置上將是無效的。在這種情況中，再校正不再是一種解決方案。
由校正區域設置在盤的不同的層上而不是設置在具有明顯不同光軸位置上的印刷區域中的事實，導致了這種在軸向位置上的差別。而且，盤可以是無規則的，例如是不平坦的或是具有傘形的。此外，還可能出現主軸馬達的未對準。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種操作致動器來最小化再校正的方法和裝置。
本發明的另一個目的是提供一種操作致動器來補償致動器在不同溫度和/或軸向位置的不同靈敏度的方法和裝置。
這些目的已經在附屬的權利要求1所定義的方法和裝置中實現了。在從屬權利要求中給出了其他特徵。
依據本發明的第一方面，提供了一種產生用於盤驅動系統的位置致動器的驅動電壓以移動拾取單元的透鏡到給定位置的方法，其中致動器通過開環控制系統進行操作。依據本發明，該方法包括校正控制系統，以從輸入位置信號產生控制電壓給控制系統；在前饋系統中處理所述控制電壓以產生被處理的控制信號；將所述被處理的控制信號饋送給所述位置致動器以移動所述透鏡到所述位置上。
依據實施例，通過前饋系統測量出要用的Z值，即取決於拾取單元的透鏡到校正的軸向位置的軸向距離的特性參數。此外，通過前饋系統測量出要用的取決於拾取單元的溫度的特性參數。
根據透鏡到校正的軸向位置的估計距離和/或拾取單元的估計溫度來處理被處理的控制信號。
可依據下公式操作位置致動器Xdc＝Va_p*K(Temp，Z)/(R(Temp)*C(Temp，Z))其中，Xdc＝所述給定位置的位置信號Va_p＝被處理的VaK＝『致動器』21的特性參數牛頓/安培R＝『致動器』線圈的電阻C＝彈性常數(牛頓/米)在校正步驟中，校正至少一個所述參數K、R、C。
在另一個實施例中，評估所述參數的溫度和Z值的相關性，並且處理步驟包括通過將控制電壓調整成被處理的控制電壓來進行所述參數相關性的補償。
在另一個實施例中，依據下式來計算被處理的電壓Va_p＝Xact_setp*Cal*S(Temp_cal，Z_cal)/S(Temp_write，Z_write)(圖2)其中Cal是如例如US6771297中描述的校正的結果，S(Temp_cal，Z_cal)＝(A_T+B_T*Temp_cal+C_T*Temp_cal^2)*(A_Z+B_Z*Vz_cal+C_Z*Vz_cal^2)，S(Temp_write，Z_write)＝(A_T+B_T*Temp_write+C_T*Temp_write^2)*(A_Z+B_Z*Vz_write+C_Z*Vz_write^2)，其中，A_T、B_T、C_T、A_Z、B_Z、C_Z是常數，Vz是Z致動器兩端的電壓，Temp_cal和Vz_cal分別是在校正期間的溫度和Vz，Temp_write和Vz_write分別是在寫入期間的溫度和Vz。
本發明的另一方面還提供了一種執行上述方法的裝置。
參看以下附圖將從本發明下述的實施例的描述中顯而易見地看出本發明的其他目的、特徵和優勢，其中圖1是使用了本發明的光學驅動器的示意性截面圖；圖2是依據本發明的方法的框圖。
具體實施例方式
圖1示意性示出接納用於讀取或寫入的光碟2的光碟驅動器1。驅動器1包括外殼3，外殼3包括了具有旋轉軸5的馬達4。盤2由安裝在主軸7上的凸緣6保持。
此外，外殼包括滑架10形式的拾取單元，滑架可在盤2的徑向上基本線性地移動。通過徑向滑架致動器11在滑架上施力F來移動滑架10。致動器在滑架10和外殼3之間形成如12所示的具有彈性、硬度和阻尼特性的徑向耦合。致動器11可以是線性馬達、步進馬達或蝸輪馬達。
此外，拾取單元包括設置在滑架上並可在徑向和軸向上移動的平臺20。平臺致動器21在平臺和滑架之間形成如22所示的具有彈性、硬度和阻尼特性的徑向和軸向耦合。平臺致動器21可以是壓電式變換器或具有線圈和磁鐵的電磁式變換器，該磁體為永磁體或電磁的。
盤驅動器還包括光學系統30，光學系統30包括安裝在滑架中的光束產生器31，諸如例如雷射二極體的雷射器。其光束32a穿過分束器33和設置在平臺20上的物鏡34。
拾取單元還包括聚焦飼服裝置，設置其來軸向移動平臺20以獲得和維持光束32b精確地聚焦在盤2的期望位置上，但是出於附圖的簡潔性，並未圖解出這種聚焦飼服裝置。光束32遵循光學路徑80，該路徑相對於滑架10是基本固定的。
盤驅動器1還包括控制單元90，其具有連接至主軸馬達4的第一輸出和連接至滑架致動器11的第二輸出。另外的輸出可連接至平臺致動器21(未示出)。本領域公知的，控制單元90產生適當的控制信號至馬達和致動器，這點在這裡不再詳述。
徑向移動方向稱為X方向。與盤垂直的方向稱為Z方向。與X和Z垂直的方向稱為Y方向。
光束32a朝上90°反射成光束32b，到達盤2的底表面，並在所述表面上讀取或寫入數據。從表面上反射回的光束32c朝下穿過透鏡34和分束器33成為32d，併到達用來檢測光的檢測器35。檢測器35產生輸出信號SR，用作供給控制電路90的輸入信號。
上述的光學驅動器1是使用了本發明的系統的一個例子。
當用之前已知的系統在盤上設置標籤時，使用到了印刷頭。印刷頭可以是一諸如雷射器的光源，或可在盤表面上，在例如通過粘著劑附著在盤上的標籤上，或是在嵌入盤中並且整體形成的表面上，製作可視標記的任意其他裝置。更明確的，印刷頭可以是與用於在光碟上寫入或讀取的雷射器相同的雷射器。然而，光碟將被翻轉來印刷標籤表面。
另外，分離的印刷頭可以設置在盤的上方或下方。這種印刷頭可與滑架10相連接以與所述滑架一起移動。可可替換地，這種分離的印刷頭可具有其自身的驅動器。本領域技術人員可以理解這些不同的選擇。
可能需要以非常精確的方式來控制這種印刷頭的徑向和角位置，以在標籤或盤表面上形成期望的圖案。該印刷過程可能花費相對較長的時間，高達20分鐘或更多。該印刷過程應在一個單獨的步驟中完成，以避免可能出現的中斷。
因而，這種系統具有校正過程。預先在盤標籤一側，在接近外圍或外半徑和/或接近內半徑的位置刻上校正圖案，以使得其在標籤的外部。在開始印刷過程前，將滑架移動到其內部位置和/或外部位置的末端位置上，進行校正。
在平常溫度時校正平臺致動器21的徑向或X方向上的靈敏度。這可通過讀取設置在例如與盤的外半徑相鄰的鋸齒形標記來進行。通常不校正滑架致動器11的靈敏度，但將測量起始位置，例如滑架的內半徑或內部末端位置。這是因為溫度並不很影響滑架致動器11的靈敏度。然而，如果滑架致動器靈敏度與溫度相關的話，同樣也需要校正它。
此外，校正軸向位置或Z位置。
因而，控制系統能夠將需要的X座標轉換成適當的電壓Va，提供給致動器以定位透鏡在距離旋轉軸5的所需的徑向距離上。將信號提供給電壓驅動器，以產生供給致動器的電壓，致動器將移動滑架和平臺到達X位置。
然而，在印刷操作期間，雷射器產生大量的熱，將影響校正。在一段時間後，校正不再有效，並且致動器將移動拾取單元到達錯誤的X座標上。當遇到特定錯誤，諸如溫度改變了特定的量或者經過了特定的時間時，通過移動拾取單元到其校正位置之一併進行再校正來進行新的校正。然而，這是一個耗時的過程。
然而，由於再校正之前的拾取單元並不在正確的位置上而有一些錯誤距離，現在將不可能將拾取單元放置到同一位置上來繼續印刷操作，並且可能在印刷中出現中斷，這種中斷或多或少是可視的。
此外，徑向致動器的LF靈敏度將受到其Z位置的影響。當不同的Z值影響了校正和使用期間的精度時，再校正也是無效的。
因而，需要對在X致動器的校正和X致動器的使用之間的DC或低頻率參數的差別進行補償。由於沒有使用傳感器來測定致動器的位置，致動器將進行開環操作。
依據本發明，如圖2所示，通過採用估計的或測量的致動器溫度和估計的或測量的Z位置來處理控制電壓，來解決這個問題。
如框101所示，如果給出給定值Xact_setp，用校正數據來將該Xact_setp轉換成控制電壓Va＝Cal*Xact_setp。
在框102中，使用作為輸入信號的當前溫度、Z和校正期間的溫度、Z來處理控制電壓，產生被處理的控制電壓Va_p。
被處理的控制電壓被饋送給影響X致動器的電壓驅動器103，X致動器產生拾取單元到達依據下式的位置Xdc的移位Xdc＝Va_p*K(Temp，Z)/(R(Temp)*C(Temp，Z))Xdc＝所述給定位置的位置信號Va_p＝被處理的VaK＝『致動器』21的特性參數牛頓/安培
R＝『致動器』線圈的電阻C＝彈性常數(牛頓/米)K、R和C是Temp和Z的函數。
因而，利用在致動器的校正和當前使用期間的溫度和Z值，Va被處理成Va_p，以使得對於在當前使用期間的每一溫度和Z，Xact_setp的轉換都是正確的。這可通過拾取單元上的溫度傳感器以及通過例如由拾取單元的製造商給出的在X致動器靈敏度與Temp和Vz之間的關係來完成。
Sx＝S(Temp，Z)＝(A_T+B_T*Temp+C_T*Temp^2)*(A_Z+B_Z*Vz+C_Z*Vz^2)其中Temp是(測得的)溫度以及Vz是軸向致動器兩端的電壓。
因而，下式可用於被處理的控制電壓Va_p＝Va*S(Temp_cal，Z_cal)/S(Temp_write，Z_write)常數A_T、B_T、C_T、A_Z、B_Z、C_Z可從致動器的製造商處獲得。可替換地，這些常數還可通過特別設計的具有不同深度以及相應不同Z值的校正區域的光碟來測得。校正盤在不同溫度下運行，以獲得溫度相關性。
此外，可收集從驅動器的操作中獲得的數據並用來調整常數。
因而，校正常數的不準確性可通過前饋系統進行抵消，因此，產生可將拾取單元置於正確的X位置上的被處理的控制電壓。
雖然本發明可抵消錯誤，拾取單元仍應當儘可能經常地被校正。這種校正應至少在每次印刷操作前進行。此外，如果在印刷過程中出現中斷，將進行再校正。如果標籤分成數個圖像，將印刷一個圖像，然後在下一個圖像被印刷之前對拾取單元進行再校正。
如果在印刷過程中再校正了拾取單元，通常將不產生中斷，因為拾取單元由於位置的前饋校正位於正確的位置上。因而，在再校正後可以獲得基本完全相同的位置。
本發明可用軟體來實現，並且可用單個電路或完全用軟體來實現不同的框101-104。
圖1示出了設置在致動器21和雷射器31之間的溫度傳感器81。不採用單獨的溫度傳感器，還可通過例如測量致動器線圈的電阻來估計溫度。
可從通過軸向致動器兩端的電壓Vz或流過的電流來估計Z值。
Z值或軸向位置可能受到多種因素的影響。由於表面的不規則性，盤表面的軸向位置可能有變動。甚至，盤可能是非平面的，諸如具有傘形，這將在距離中心的不同徑向距離上產生不同的軸向位置。有可能在盤的表面和滑架和/或平臺的移動方向之間存在未對準，例如，主軸相對於滑架的移動並不正好是90°。此外，在一個標籤的情況中，校正區域還可設置在與標籤相比不同的深度上，再次導致不同的軸向位置。
上文中相對於具有可在光碟的標籤上寫入圖像能力的光學驅動器單元描述了本發明。然而，本發明還可用於光學驅動器之外的其他驅動器，諸如磁碟驅動器。此外，還可以通過採用本發明的根據測得的溫度和/或Z值調整控制電壓的方法來加強讀取或寫入拾取單元的正常操作。
本發明還可以包括硬體、軟體、固件或以上的任意組合的任意適宜形式來實現。然而，優選地，本發明採用在一個或多個數據處理器和/或數位訊號處理器運行的計算機軟體來實現。本發明的實施例的元件和組件可以任意適宜的方式在物理上、功能上和邏輯上來實現。實際上，其功能性還可以單個單元、多個單元或作為其他功能性單元的部分來實現。同樣的，本發明也可以單個器件來實現，或者可以物理地和功能性地分布到不同的單元和處理器之間。
在權利要求書中，詞語「包括」並不排除存在其他元件或步驟。此外，雖然被單獨地列出，但是多個裝置、元件或方法步驟還可由例如單個器件或處理器來實現。另外，雖然各個獨立的特徵被包括在不同的權利要求中，這些特徵仍可以有利地進行組合，包含在不同權利要求中並不意味著特徵的組合是不可行的和/或不利的。另外，單數的標記並不排除多個。詞語「一」、「第一」、「第二」等並不排除多個的情況。權利要求中的參考標記僅僅提供作為說明性示例，並不認為是以任何方式對權利要求的範圍作出的限制。
上文中已經針對附圖中示出的特定實施例描述了本發明。然而，這些實施例並不限制本發明，而僅僅說明了本發明。本發明可以用對於閱讀了說明書的人來說易於想到的不同方式來進行改良和完成，並且這種改良也將落入本發明的範圍。本發明僅僅由所附權利要求進行限制。
權利要求
1.一種產生用於盤驅動系統的位置致動器的控制電壓以將拾取單元的透鏡移動到給定位置的方法，其中通過開環控制系統來操作該致動器，所述方法包括校正控制系統，以從輸入位置信號(Xact_setp)產生控制電壓(Va)給控制系統；在前饋系統中處理所述控制電壓，以產生被處理的控制信號(Va_p)；將所述被處理的控制信號饋送到所述位置致動器，以將所述透鏡移動到所述給定位置上。
2.權利要求1所述的方法，還包括通過所述前饋系統測量出要用的Z值，即取決於拾取單元的透鏡到校正的軸向位置的軸向距離的特性參數，並且測得拾取單元的溫度。
3.權利要求1或2所述的方法，還包括由前饋系統測量取決於拾取器件的溫度的且要使用的特性參數。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，其中根據透鏡到校正的軸向位置的估計距離和/或拾取單元的估計溫度來處理所述被處理的控制信號。
5.如前述任一項權利要求所述的方法，其中依據下式操作所述位置致動器Xdc＝Va_p*K(Temp，Z)/(R(Temp)*C(Temp，Z))其中，Xdc＝所述給定位置的位置信號Va_p＝被處理的VaK＝『致動器』21的特性參數牛頓/安培R＝『致動器』線圈的電阻C＝彈性常數牛頓/米
6.如權利要求5所述的方法，其中所述校正步驟校正所述參數K、R、C中的至少一個。
7.如權利要求5或6所述的方法，其中估計所述參數的溫度和Z值的相關性，並且所述處理步驟包括通過將所述控制電壓調整成被處理的控制電壓來補償所述參數的相關性。
8.如前述任一項權利要求所述的方法，其中依據下式計算所述被處理的電壓Va_p＝Xact_setp*Cal*S(Temp_cal，Z_cal)/S(Temp_write，Z_write)其中，Cal是校正的結果，該校正為S(Temp，Z)＝(A_T+B_T*Temp+C_T*Temp^2)*(A_Z+B_Z*Vz+C_Z*Vz^2)，其中，A_T、B_T、C_T、A_Z、B_Z、C_Z是常數，Vz是Z致動器兩端的電壓，Temp_cal和Vz_cal分別是校正期間的溫度和Vz，Temp_write和Vz_write分別是寫入期間的溫度和Vz。
9.一種可執行如前述任一項權利要求所述的方法，以產生用於盤驅動系統的位置致動器的控制電壓來將拾取單元的透鏡移動到給定位置的裝置，其中由開環控制系統來操作該致動器，所述裝置包括校正裝置(101)，用於校正控制系統，以從輸入位置信號(Xact_setp)產生控制電壓(Va)給控制系統；處理裝置(102)，用於在前饋系統中處理所述控制電壓以產生被處理的控制信號(Va_p)；位置致動器，用於接受所述被處理的控制信號以及將所述透鏡移動到給定位置上。
10.權利要求9所述的裝置，還包括溫度傳感器(81)。
11.如權利要求9或10所述的裝置，還包括例如藉助實際致動器驅動器的輸入或藉助其輸出來估計拾取單元到校正的軸向位置的軸向距離即Z值的裝置。
全文摘要
產生用於盤驅動系統的位置致動器的控制電壓以將拾取單元的透鏡移動到給定X位置上的方法和裝置。通過開環控制系統操作該致動器。首先，校正控制系統的參數，因此控制系統從輸入位置信號(Xact_setp)產生控制電壓(Va)。然後，在前饋系統中處理控制電壓，以產生被處理的控制信號(Va_p)，該信號被饋送到位置致動器以將所述透鏡移動到X位置上。測量相應於透鏡到校正過的軸向位置的軸向距離和拾取單元的溫度的Z值。位置致動器依據下式進行操作Xdc＝Va_p*K(Temp，Z)/(R(Temp)*C(Temp，Z))，其中Xdc＝所述給定位置的位置信號，Va_p＝被處理的Va，K＝『致動器』21的特性參數牛頓/安培，R＝『致動器』線圈的電阻，C＝彈性常數(牛頓/米)。依據下式計算得出Va_pVa_p＝Xact_setp*Cal*S(Temp_cal，Z_cal)/S(Temp_write，Z_write)，其中Cal是校正的結果，該校正為S(Temp，Z)＝(A_T+B_T*Temp+C_T*Temp2)*(A_Z+B_Z*Vz+C_Z*Vz2)，其中，A_T、B_T、C_T、A_Z、B_Z、C_Z是常數，Vz是Z致動器兩端的電壓，Temp_cal和Vz_cal分別是校正期間的溫度和Vz，Temp_write和Vz_write分別是寫入期間的溫度和Vz。
文檔編號G11B23/40GK101069235SQ200580041410
公開日2007年11月7日 申請日期2005年11月29日 優先權日2004年12月2日
發明者C·赫澤曼斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司