專利名稱：盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在存儲(chǔ)盤上寫入或讀出信息的盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備。雖然本發(fā)明的主題還可以應(yīng)用到磁盤上，但本發(fā)明具體來(lái)說(shuō)應(yīng)用到光盤上，出于這個(gè)理由，下面將針對(duì)光盤描述本發(fā)明，而相應(yīng)的盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備還將表示為“光盤驅(qū)動(dòng)器”。
背景技術(shù)：
眾所周知的是，光存儲(chǔ)盤包括至少一個(gè)軌道，這個(gè)軌道或者是存儲(chǔ)空間的一個(gè)連續(xù)螺旋線形式，或者存儲(chǔ)空間的多個(gè)同心圓的形式，在這里以數(shù)據(jù)圖形的形式存儲(chǔ)信息。光盤可以是只讀類型的，其中的信息是在制造期間記錄的，這個(gè)信息只能由用戶讀出。光存儲(chǔ)盤還可以是可寫入類型的，用戶在這里可以存儲(chǔ)信息。為了在光存儲(chǔ)盤的存儲(chǔ)空間寫入信息，或者為了從所說(shuō)的盤讀出信息，光盤驅(qū)動(dòng)器一方面要包括轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，用于接納和轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)光盤，另一方面還包括光學(xué)裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)光束，通常是激光光束，并且利用所說(shuō)激光光束掃描所說(shuō)存儲(chǔ)盤。由于光盤的通用技術(shù)、在光盤內(nèi)存儲(chǔ)信息的方式、以及從光盤上讀出光學(xué)數(shù)據(jù)的方式通常都是公知的，在這里沒有必要更加詳細(xì)地描述這種技術(shù)。
為了轉(zhuǎn)動(dòng)光盤，光盤驅(qū)動(dòng)器通常包括一個(gè)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)與光盤中央部分嚙合的一個(gè)軸(hub)。通常，電機(jī)實(shí)施為一個(gè)主軸電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸直接安排在電機(jī)的主軸上。
為了對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的盤進(jìn)行光學(xué)掃描，光盤驅(qū)動(dòng)器要包括一個(gè)光束發(fā)生器設(shè)備(通常是激光二極管)、用于將光束聚焦在盤上的一個(gè)焦點(diǎn)的物鏡、和用于接收從盤上反射的反射光束并且產(chǎn)生電檢測(cè)器輸出信號(hào)的光學(xué)檢測(cè)器。
在操作期間，光束應(yīng)該保持在盤上聚焦。為此，物鏡安排成可以在軸向移置，光盤驅(qū)動(dòng)器包括聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，用于控制物鏡的軸向位置。進(jìn)而，焦點(diǎn)應(yīng)該保持與軌道對(duì)齊，或者能夠相對(duì)于新的軌道定位。為此，將物鏡安裝成可以徑向移置，光盤驅(qū)動(dòng)器包括徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，用于控制物鏡的徑向位置。
在許多盤驅(qū)動(dòng)器中，將物鏡安排成可以傾斜，這樣的光盤驅(qū)動(dòng)器包括傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，用于控制物鏡的傾角。
為了控制這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)，光盤驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)控制器，用于接收來(lái)自光學(xué)檢測(cè)器的輸出信號(hào)。由這個(gè)信號(hào)(下面還稱之為讀出信號(hào))，控制器可以導(dǎo)出一個(gè)或多個(gè)誤差信號(hào)，例如焦點(diǎn)誤差信號(hào)、徑向誤差信號(hào)，控制器根據(jù)這些誤差信號(hào)產(chǎn)生執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)，用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以便減小或消除位置誤差。
在產(chǎn)生執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)的過(guò)程中，控制器表現(xiàn)出一定的控制特性。這樣的控制特性是這個(gè)控制器的特征，可以將所說(shuō)控制器的特征描述為控制器在檢測(cè)位置誤差時(shí)發(fā)生的反應(yīng)方式。
位置誤差在實(shí)踐中可能是由不同類型的擾動(dòng)引起的。兩種最重要擾動(dòng)原因是1)盤缺陷；2)外部沖擊和(周期性的)振動(dòng)。
第一類包括內(nèi)部盤缺陷(如黑點(diǎn))、污染(如指印)、損壞(如劃痕)、等。第二類包括由碰到盤驅(qū)動(dòng)器上的物體引起的沖擊，但這些沖擊主要是在便攜式盤驅(qū)動(dòng)器和汽車應(yīng)用中有可能碰到的。如果拋開擾動(dòng)起源的差別不提，在一方面的盤缺陷和另一方面的沖擊和振動(dòng)這兩個(gè)方面之間的重要區(qū)別就是信號(hào)擾動(dòng)的頻率范圍由盤缺陷引起的信號(hào)擾動(dòng)通常在高頻，而沖擊和振動(dòng)通常是低頻。
在這一方面的一個(gè)問(wèn)題是，充分處理第一類擾動(dòng)要求具有與充分處理第二類擾動(dòng)不同的控制特性。按照常規(guī)，盤驅(qū)動(dòng)器的控制器具有一個(gè)固定的控制特性，這種控制特性或者專門適用于充分處理第一類擾動(dòng)(在這種情況下，誤差控制對(duì)于第二類擾動(dòng)來(lái)說(shuō)不是優(yōu)化的)，或者專門適用于充分處理第二類擾動(dòng)(在這種情況下，誤差控制對(duì)于第一類擾動(dòng)來(lái)說(shuō)不是優(yōu)化的)，或者控制特性是折衷的(在這種情況下，誤差控制對(duì)于第一類擾動(dòng)來(lái)說(shuō)以及對(duì)于第二類擾動(dòng)來(lái)說(shuō)都不是優(yōu)化的)。只要控制器應(yīng)用線性控制技術(shù)，則在低頻擾動(dòng)排斥和測(cè)量噪聲的高頻靈敏度之間總是存在一個(gè)折衷方案。
在本領(lǐng)域中，已經(jīng)提出一種方案根據(jù)經(jīng)受擾動(dòng)的類型改變控制器的增益。例如參見美國(guó)專利4722079。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)具有可變?cè)鲆娴目刂破?，必須確定所探討的擾動(dòng)是哪一種類型。為此，公知的作法是使用單獨(dú)的沖擊傳感器，測(cè)量加速度。所說(shuō)的美國(guó)專利4722079描述了一種系統(tǒng)，在這里處理光讀出信號(hào)以確定擾動(dòng)類型，但這個(gè)系統(tǒng)要求是一個(gè)3光束的光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的總的目的是提供一種方法，用于可靠地檢測(cè)位置誤差是否是由機(jī)械沖擊引起的，這種方法還可以確定沖擊的強(qiáng)度和形狀。
此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，用于可靠地檢測(cè)位置誤差是否是由機(jī)械沖擊引起的，這種方法對(duì)于盤缺陷幾乎是不靈敏的。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一個(gè)重要方面，確定或者至少逼近(approximated)一個(gè)數(shù)學(xué)模型，這個(gè)模型是機(jī)械沖擊和最終的光學(xué)誤差信號(hào)(如徑向誤差信號(hào)，焦點(diǎn)誤差信號(hào)等)之間的相互關(guān)系的頻率域描述。這種模型被認(rèn)為是一個(gè)傳遞函數(shù)(transfer function)，其中沖擊是一個(gè)輸入變量，并且其中最終的光誤差信號(hào)是一個(gè)輸出變量。
按照本發(fā)明的第二個(gè)重要方面，計(jì)算一個(gè)反傳遞函數(shù)，它是所說(shuō)的傳遞函數(shù)的反函數(shù)。這個(gè)反傳遞函數(shù)具有光學(xué)誤差信號(hào)，以此作為輸入變量，并且具有沖擊，以此作為輸出變量。
要說(shuō)明的是，通過(guò)分別考慮焦點(diǎn)誤差信號(hào)或徑向誤差信號(hào)，可以在垂直方向(即平行于盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸)的沖擊和水平方向(垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸)的沖擊之間進(jìn)行區(qū)別。


通過(guò)下面參照附圖的描述，將要進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的這些和其它方面、特征、和優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的參考數(shù)字表示相同或相似的部件，其中圖1A示意地表示一個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備的相關(guān)部件；圖1B示意地并且較詳細(xì)地表示一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施例；圖2A示意地表示作為質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備；圖2B示意地表示用于導(dǎo)出一個(gè)模型的這個(gè)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的特性；圖3表示外部沖擊/振動(dòng)的徑向傳遞函數(shù)相對(duì)于徑向誤差信號(hào)的幅度和相位隨頻率變化的曲線圖；圖4是一個(gè)方塊圖，示意地表示按照本發(fā)明的一個(gè)沖擊檢測(cè)器電路；圖5是一個(gè)方塊圖，示意地表示按照本發(fā)明的一個(gè)沖擊檢測(cè)器電路的一個(gè)實(shí)施例；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的沖擊檢測(cè)器電路的模擬測(cè)試結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A示意地表示一個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1，它適合于在光盤2上存儲(chǔ)信息或讀出信息，所說(shuō)的光盤通常是DVD或CD。為了轉(zhuǎn)動(dòng)盤2，光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1包括一個(gè)電機(jī)4，電機(jī)4固定到一個(gè)框架(為簡(jiǎn)潔起見，未示出)上，電機(jī)4確定一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸5。
光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1進(jìn)一步還包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)30，用于通過(guò)一個(gè)光束來(lái)掃描盤2的軌道(未示出)。更加具體地說(shuō)，在如圖1A所示的典型設(shè)備中，光學(xué)系統(tǒng)30包括一個(gè)光束產(chǎn)生裝置31，通常是一個(gè)激光器，例如激光二極管，用于產(chǎn)生光束32。下面，通過(guò)加到參考數(shù)字32上的字符a、b、c、等表示遵循光學(xué)路徑39的光束32的各個(gè)不同部分。
光束32通過(guò)分束器33、準(zhǔn)直透鏡37、和物鏡34，到達(dá)(束32b)盤2。光束32b從盤2反射(反射光束32c)，并且通過(guò)物鏡34、準(zhǔn)直透鏡37、和分束器33(光束32d)，到達(dá)光學(xué)檢測(cè)器35。將物鏡34設(shè)計(jì)成可將光束32b聚焦到盤2的記錄層(為簡(jiǎn)潔起見未示出)上的焦點(diǎn)F。
光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1進(jìn)一步還包括一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)50，執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)50包括一個(gè)徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)51，用于相對(duì)于盤2徑向移置物鏡34。由于徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身是公知的，而本發(fā)明不涉及這種徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和功能，因此在這里不必詳細(xì)討論徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和功能。
為了實(shí)現(xiàn)并保持正確的聚焦，所說(shuō)物鏡34要精確地安裝在盤2的期望位置上并且可沿軸向移置，同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)50還要包括一個(gè)聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)52，將所說(shuō)的聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)52安排成相對(duì)于盤2可沿軸向移置物鏡34。由于聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身是公知的，而且，這樣的聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和功能不是本發(fā)明的主題，因此在這里不必詳細(xì)討論聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和功能。
為了實(shí)現(xiàn)并保持物鏡34的正確傾斜位置，可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝所說(shuō)的物鏡34；在這種情況下，如圖所示，執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)50還包括一個(gè)傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)53，將其安排成可以相對(duì)于盤2樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)所說(shuō)的物鏡34。由于傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身是公知的，而且，這樣的傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和功能不是本發(fā)明的主題，因此在這里不必詳細(xì)討論傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和功能。
還要說(shuō)明的是，用于相對(duì)于設(shè)備框架支撐物鏡的裝置、用于沿軸向和徑向移動(dòng)所說(shuō)物鏡的裝置、以及用于樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)所說(shuō)物鏡的裝置本身都是公知的。由于這樣的支撐和移動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和操作不是本發(fā)明的主題，因此在這里不必詳細(xì)討論它們的設(shè)計(jì)和功能。
還要說(shuō)明的是，徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)51、聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)52、和傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)53可以實(shí)施為一個(gè)整體式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1進(jìn)一步還包括一個(gè)控制電路90，控制電路90的第一輸出端92連接到電機(jī)4的控制輸入端、控制電路90的第二輸出端93耦合到徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)51的控制輸入端、控制電路90的第三輸出端94耦合到聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)52的控制輸入端、控制電路90的第四輸出端95耦合到傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)53的控制輸入端。對(duì)于控制電路90進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便在它的第一輸出端92產(chǎn)生用于控制電機(jī)4的控制信號(hào)SCM、在它的第二控制輸出端93產(chǎn)生用于控制徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)51的控制信號(hào)SCR、在它的第三輸出端94產(chǎn)生用于控制聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)52的控制信號(hào)SCF、在它的第四輸出端95產(chǎn)生用于控制傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)53的控制信號(hào)SCT。
控制電路90進(jìn)一步還具有一個(gè)讀出信號(hào)輸入端91，用于從光學(xué)檢測(cè)器35接收讀出信號(hào)SR。
圖1B說(shuō)明光學(xué)檢測(cè)器35可以包括多個(gè)檢測(cè)器分段。在圖1B所示的情況下，光學(xué)檢測(cè)器35包括4個(gè)檢測(cè)器分段35a、35b、35c、35d，它們能夠分別供單個(gè)檢測(cè)器信號(hào)A、B、C、D，用于表示分別入射到4個(gè)檢測(cè)器象限中的每一個(gè)上的光的數(shù)量。用于分開第一和第四分段35a、35d與第二和第三分段35b、35c的中心線36的方向與軌道方向相對(duì)應(yīng)。圖1B還說(shuō)明對(duì)于4個(gè)象限檢測(cè)器的情況下，控制電路90的讀出信號(hào)輸入端91實(shí)際上包括4個(gè)輸入端91a、91b、91c、91d，分別用于接收所說(shuō)單個(gè)檢測(cè)器信號(hào)A、B、C、D。由于這樣的四象限檢測(cè)器本身的公知的，所以在這里沒有必要對(duì)它的設(shè)計(jì)和功能給出更加詳細(xì)的說(shuō)明。
要說(shuō)明的是，對(duì)于光學(xué)檢測(cè)器35的不同設(shè)計(jì)也是可能的。例如，光學(xué)檢測(cè)器可以包括輔助分段(satellite segments)，它們本身也是公知的。
在任何情況下，正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，可以對(duì)控制電路90進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其可以處理來(lái)自各檢測(cè)器分段的各個(gè)檢測(cè)器信號(hào)，從而可以導(dǎo)出一個(gè)或多個(gè)誤差信號(hào)。徑向誤差信號(hào)(以下簡(jiǎn)稱為RE)表示軌道和焦點(diǎn)F之間的徑向距離。焦點(diǎn)誤差信號(hào)(以下簡(jiǎn)稱為FE)表示存儲(chǔ)層和焦點(diǎn)F之間的軸向距離。要說(shuō)明的是，按照光學(xué)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)，可以使用誤差信號(hào)計(jì)算的不同公式。
對(duì)于控制電路90進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便產(chǎn)生隨著誤差信號(hào)的變化而變化的控制信號(hào)，減小相應(yīng)的誤差，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是十分清楚的。在這種情況下，控制電路90具有一個(gè)取決于誤差類型的可變的控制特性。對(duì)于由于盤的缺陷引起的誤差，控制電路90具有特別適合于充分處理盤的缺陷的第一控制特性。對(duì)于由于外部沖擊引起的誤差，控制電路90具有特別適合于充分處理外部沖擊的第二控制特性，第二控制特性與第一控制特性是不同的。由于這些控制特性的準(zhǔn)確性質(zhì)不是本發(fā)明的主題，而且具有可變?cè)鲆娴目刂齐娐返谋旧硎枪?，同時(shí)在控制電路具有可變?cè)鲆娴那闆r下能實(shí)施本發(fā)明，因此在這里沒有必要更加詳細(xì)地描述控制特性。為了能夠選擇第一或第二控制特性，控制電路90需要知道誤差的類型。為此，控制電路90要設(shè)有一個(gè)沖擊識(shí)別部分100，用于接收來(lái)自控制電路90的至少一個(gè)誤差信號(hào)(在如圖所示的典型實(shí)施例中是徑向誤差信號(hào)RE)，沖擊識(shí)別部分100使用所述至少一個(gè)誤差信號(hào)以產(chǎn)生用于控制電路90的沖擊識(shí)別信號(hào)SRS。沖擊識(shí)別信號(hào)SRS可以簡(jiǎn)單地表示沖擊是否存在；優(yōu)選地，沖擊識(shí)別信號(hào)SRS還包含有關(guān)可能的沖擊的強(qiáng)度和形狀方面的信息。
按照本發(fā)明的一個(gè)重要的方面，將沖擊識(shí)別部分100設(shè)計(jì)成可以根據(jù)反沖擊傳遞模型(inverse shock transfer model)計(jì)算沖擊識(shí)別信號(hào)SRS，下面對(duì)此再進(jìn)行說(shuō)明。
為了說(shuō)明徑向誤差情況下的沖擊傳遞模型(shock transfermodel)，現(xiàn)在參照附圖2A和2B。
圖2A示意地表示光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1的一個(gè)主設(shè)備框架3A，它相對(duì)于固定物(world)W可以移動(dòng)。主軸電機(jī)4耦合到主設(shè)備框架3A上。盤2耦合到主軸電機(jī)4上。盤驅(qū)動(dòng)器1在這種情況下包括傾斜框架3B，傾斜框架3B耦合到主設(shè)備框架3A上。光學(xué)拾取單元3C耦合到傾斜框架3B。物鏡34耦合到光學(xué)拾取單元3C。光盤2的軌道示意地表示為T。徑向誤差和聚焦誤差分別示意地表示為RE和FE。
此外，光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1可以包括一個(gè)三維執(zhí)行機(jī)構(gòu)以代替傾斜框架，或者所說(shuō)光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1可以沒有傾斜設(shè)施。
現(xiàn)在參照附圖2B，圖2B表示光盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備1的一個(gè)一維模型，傾斜框架3B的等效質(zhì)量定義為MI，光學(xué)拾取單元3C的等效質(zhì)量定義為M2。物鏡34的等效質(zhì)量定義為M3，盤2的等效質(zhì)量定義為M4，主軸電機(jī)4的等效質(zhì)量定義為M5。
在傾斜框架3B和主設(shè)備框架3A之間的耦合通過(guò)等效剛度(equivalent stiffness)k1和等效阻尼(equivalent damping)d1表示。在光學(xué)拾取單元3C和傾斜框架3B之間的耦合通過(guò)等效剛度k2和等效阻尼d2表示。
在物鏡34和光學(xué)拾取單元3C之間的耦合通過(guò)等效剛度k3和等效阻尼d3表示。
在光盤2和主軸電機(jī)4之間的耦合通過(guò)等效剛度k4和等效阻尼d4表示。
在主軸電機(jī)4和主設(shè)備框架3A之間的耦合通過(guò)等效剛度k5和等效阻尼d5表示。
將主設(shè)備框架3A的X位置表示為x0。
將MI的X位置表示為x1。
將M2的X位置表示為x2。
將M3的X位置表示為x3。
將M4的X位置表示為x4。
將M5的X位置表示為x5。
響應(yīng)對(duì)于徑向誤差信號(hào)RE的檢測(cè)，控制電路90控制徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)51，從而產(chǎn)生作用力F，作用力F作用在透鏡34和光學(xué)拾取單元3C之間。將控制電路90的特性表示為控制傳遞函數(shù)CTF，將徑向執(zhí)行機(jī)構(gòu)51的特性表示為執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)ATF。
沿徑向方向作用在主設(shè)備框架3A上的外部沖擊表示為 它表示主設(shè)備框架3A的加速度。要說(shuō)明的是，沖擊 是時(shí)間t的函數(shù)。沖擊 導(dǎo)致主設(shè)備框架3A的位移Δx0，這個(gè)位移也是時(shí)間的函數(shù)。通過(guò)從主設(shè)備框架3A開始經(jīng)過(guò)傾斜框架3B和光學(xué)拾取單元3C的機(jī)械路徑，產(chǎn)生物鏡34的位移Δx3，位移Δx3可以表示為
Δx3(s)＝HLENS(s)·Δx0(s)，其中利用了公式(1)HLENS(s)=d1s+k1m1s2+d1s+k1·d2s+k2m2s2+d2s+k2·d3s+k3m3s2+d3s+k3---(1)]]>類似地，通過(guò)從主設(shè)備框架3A開始經(jīng)過(guò)主軸電機(jī)4的機(jī)械路徑，產(chǎn)生光盤2的位移Δx4，位移Δx4可以表示為Δx4(s)＝HDISC(s)·Δx0(s)，其中利用了公式(2)HDISC(s)=d4s+k4m4s2+d4s+k4·d5s+k5m5s2+d5s+k5---(5)]]>徑向誤差RE基本上可以表示為RE＝Δx3-Δx4。于是，系統(tǒng)的沖擊靈敏度SSHOCK可以寫為公式(3)SSHOCK(s)=REx··0EXT=1s2·SCONTROL(s)·(HLENS(s)-HDISC(s))---(3)]]>其中利用了公式(4)SCONTROL(s)=11+CTF(s)·ATF(s)---(4)]]>在感興趣的頻率范圍，即低于約200赫茲，HLENS(s)可以近似地寫為如下的公式(5)HLENS(s)=d3s+k3m3s2+d3s+k3=(d3s+k3)·ATF(s)---(5)]]>公式(3)的模型是通過(guò)如圖3所示的實(shí)驗(yàn)證實(shí)的，這些實(shí)驗(yàn)的曲線表示的是外部沖擊/振動(dòng)的徑向傳遞函數(shù)相對(duì)于徑向誤差信號(hào)的幅度(上邊的曲線)和相位(下邊的曲線)隨頻率的變化而變化的情況，其中的測(cè)量值用實(shí)線表示，模型預(yù)期值用虛線表示。在感興趣的頻率范圍(在汽車領(lǐng)域，在約10赫茲和約200赫茲之間)，在模型和測(cè)量結(jié)果之間符合得相當(dāng)好。
系統(tǒng)的沖擊靈敏度SSHOCK描述的是在某個(gè)頻率范圍發(fā)生沖擊和振動(dòng)的情況下(具體來(lái)說(shuō)，在誤差信號(hào)RE來(lái)源于這種沖擊的情況下)這個(gè)系統(tǒng)是如何動(dòng)作的。換言之，SSHOCK描述誤差信號(hào)隨沖擊的變化而變化的情況。一旦確定了這個(gè)沖擊靈敏度SSHOCK，才有可能計(jì)算反沖擊靈敏度S-1SHOCK。它是描述沖擊隨誤差信號(hào)的變化而變化的函數(shù)。將處理器編程為可以在收到誤差信號(hào)RE并且以此作為輸入信號(hào)時(shí)能夠計(jì)算這個(gè)反沖擊靈敏度S-1SHOCK；處理器產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)QOUT，輸出信號(hào)QOUT用于重構(gòu)沖擊 這是由本發(fā)明提出的如圖4所示的沖擊檢測(cè)器的基礎(chǔ)，圖4的方塊圖表示的是一個(gè)沖擊識(shí)別電路100，它的輸入端101用于接收徑向誤差信號(hào)RE，它的輸出端102用于提供輸出信號(hào)QOUT，設(shè)計(jì)沖擊識(shí)別電路100是為了在它的輸入信號(hào)RE上施加反沖擊靈敏度S-1SHOCK，例如QOUT=SSHOCK-1(RE)]]>要說(shuō)明的是，可以將輸出信號(hào)QOUT用作早些時(shí)候曾經(jīng)提過(guò)的沖擊識(shí)別信號(hào)，或者可以用作進(jìn)一步處理以便導(dǎo)出沖擊識(shí)別信號(hào)SRS的基礎(chǔ)，例如利用將QOUT與預(yù)先確定的閾值電平進(jìn)行比較來(lái)導(dǎo)出沖擊識(shí)別信號(hào)SRS。
在原理上，這個(gè)系統(tǒng)的沖擊靈敏度SSHOCK是一個(gè)常數(shù)，并可由廠家為每臺(tái)設(shè)備單獨(dú)地確定，或者為特定類型的設(shè)備總體確定。這種情況適用于反沖擊靈敏度S-1SHOCK。對(duì)于沖擊識(shí)別電路100，可以利用確定反沖擊靈敏度S-1SHOCK的信息，例如將所說(shuō)信息作為公式或查找表的形式存儲(chǔ)在一個(gè)相關(guān)的存儲(chǔ)器200內(nèi)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)此是清楚明了的。
在研究圖3時(shí)，可以看出，在感興趣的頻率范圍內(nèi)，尤其是在低于200赫茲時(shí)，在幅度特性曲線(上邊曲線)中大約+90°的基本恒定的相位上(下邊曲線)，徑向傳遞函數(shù)具有每十進(jìn)制大約20分貝的正的斜率。當(dāng)將這種情況反向時(shí)，再加上大約-90°的基本恒定的相位，可以在這個(gè)幅度特性曲線上得到每十進(jìn)制大約-20分貝的負(fù)的斜率。這樣一種特性與積分運(yùn)算有關(guān)。在這方面，要說(shuō)明的是，為了不擴(kuò)大盤的缺陷，并且還為了避開偶然性問(wèn)題，舍棄了圖3的高頻部分。
于是，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的積分器105，可能后面有一個(gè)放大器106，似乎是有可能實(shí)施沖擊識(shí)別電路100，如圖5所示。
然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，還是如圖5所示，相對(duì)于擾動(dòng)，而不是相對(duì)于同一頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)的沖擊和振動(dòng)，減小了沖擊識(shí)別電路100的靈敏度。這樣一種擾動(dòng)的一個(gè)重要來(lái)源是盤的離心率，導(dǎo)致頻率等于轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的擾動(dòng)。為了抑制這些擾動(dòng)，沖擊識(shí)別電路100要包括一個(gè)附加的陷波濾波器110，陷波濾波器110在信號(hào)路徑中從輸入端110耦合到積分器105，陷波濾波器110的中心頻率等于盤的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。
此外，還期望抑制直流分量。為此，沖擊識(shí)別電路100最好包括一個(gè)附加的高通濾波器120，高通濾波器120在所說(shuō)信號(hào)路徑中從輸入端101耦合到積分器105，高通濾波器120的合適的截止頻率范圍例如在約1赫茲到約10赫茲。
要說(shuō)明的是，在盤有缺陷的情況下，要控制所說(shuō)誤差返回到0。任何剩余的誤差信號(hào)都不包含可靠的位置信息。因此，在這種情況下，最好為積分器切斷輸入信號(hào)。
通過(guò)模擬來(lái)測(cè)試圖5的沖擊識(shí)別電路100的操作。在圖6中表示出這種模擬的結(jié)果，圖6表示沖擊(上邊曲線)和誤差(下邊曲線)隨時(shí)間的變化而變化的曲線。將一個(gè)實(shí)際的機(jī)械(徑向)沖擊加到盤驅(qū)動(dòng)器上，并且用沖擊檢測(cè)器測(cè)量這個(gè)沖擊的大小，其結(jié)果示于曲線61中所得結(jié)果是，這個(gè)沖擊的大小為0.5g，持續(xù)時(shí)間為6ms。曲線62和63分別表示來(lái)源于這個(gè)沖擊的測(cè)量的徑向誤差和聚焦誤差。徑向誤差作為輸入信號(hào)加到圖5的模擬沖擊識(shí)別電路100上，輸出信號(hào)QOUT由曲線64表示。
比較曲線64與曲線61可以看出，本發(fā)明提出的沖擊檢測(cè)器電路能夠從對(duì)于誤差信號(hào)的適當(dāng)處理過(guò)程中十分準(zhǔn)確地檢測(cè)出沖擊的產(chǎn)生。除高頻振蕩外，所說(shuō)高頻振蕩是由模擬過(guò)程中所用的濾波器近似的增益差引起的，并且通過(guò)提高模型的準(zhǔn)確性可以改善所說(shuō)高頻振蕩，輸出信號(hào)QOUT十分準(zhǔn)確地反映出原始沖擊的定時(shí)和大小。
進(jìn)而，圖6表明，本發(fā)明提出的沖擊檢測(cè)器電路對(duì)于盤的缺陷幾乎是不靈敏的，或者說(shuō)根本不靈敏。在模擬中使用的盤設(shè)有1.1mm直徑的黑點(diǎn)，這個(gè)黑點(diǎn)在時(shí)間t近似等于3.31秒時(shí)(曲線62和63)將要導(dǎo)致很大的徑向誤差和聚焦誤差。盡管如此，輸出信號(hào)QOUT在時(shí)間t近似等于3.31秒時(shí)也只有一個(gè)微小的響應(yīng)，幾乎注意不到這個(gè)微小的響應(yīng)，并且至少能容易地區(qū)分這個(gè)微小的響應(yīng)與在時(shí)間t近似等于3.26秒時(shí)的沖擊響應(yīng)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然可以看出，本發(fā)明不限于以上討論的這些典型實(shí)施例，在由所附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)可以有幾種變化和改進(jìn)。
如以上所述，對(duì)于由水平方向(即垂直于盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向)的沖擊引起的徑向誤差描述了一個(gè)模型。對(duì)于聚焦誤差也可以導(dǎo)出一個(gè)類似的模型，聚焦誤差實(shí)際上是軸向誤差，通常是由垂直方向的沖擊引起的，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。類似地，對(duì)于傾斜誤差也可以導(dǎo)出類似的模型。所有的這些誤差信號(hào)都適合于用在本發(fā)明中。
在以上的描述中，使用反靈敏度函數(shù)來(lái)重構(gòu)已經(jīng)引起一定的位置誤差的加速度分布。從這個(gè)重構(gòu)的分布出發(fā)來(lái)確定這個(gè)分布是對(duì)應(yīng)于沖擊或振動(dòng)還是對(duì)應(yīng)于盤誤差。基于這一確定來(lái)調(diào)節(jié)控制電路的控制特性。還可以將這個(gè)重構(gòu)的加速度分布用于不同的目的，例如如果檢測(cè)到嚴(yán)重的沖擊，可用于產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，或者在發(fā)生嚴(yán)重的沖擊的情況下停止回放。然而，如果只為了得到信息或者進(jìn)行測(cè)量，僅重構(gòu)加速度分布就是本發(fā)明的實(shí)施例。
如以上所述，控制電路90和沖擊識(shí)別電路100是作為分開的電路描述的。然而，控制電路90和沖擊識(shí)別電路100還可以集成在一個(gè)電路內(nèi)。
如以上所述，參照用于說(shuō)明按照本發(fā)明的設(shè)備的功能方塊的方塊圖描述了本發(fā)明。應(yīng)該理解，一個(gè)或多個(gè)這樣的功能方塊還可以用硬件實(shí)施，在這里，這樣的功能方?jīng)Q的功能是通過(guò)單個(gè)硬件部件實(shí)施的，但是一個(gè)或多個(gè)這樣的功能方塊還可以用軟件實(shí)施，從而使這樣的功能方塊的功能可以用計(jì)數(shù)機(jī)程序的一個(gè)或多個(gè)程序行或者用可編程設(shè)備(如微處理器、微控制器、等)實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備(1)中的機(jī)械沖擊的方法，所說(shuō)盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備(1)包括掃描裝置(30)，用于掃描盤(2)上的記錄軌道并且用于產(chǎn)生讀出信號(hào)(SR)執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置(50)，用于控制所說(shuō)掃描裝置(30)的至少一個(gè)讀出或?qū)懭朐?34)相對(duì)于盤(2)的位置；控制電路(90)，用于接收所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)、從所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)導(dǎo)出至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)、并且根據(jù)所說(shuō)誤差信號(hào)(RE、FE)產(chǎn)生至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)(SCR、SCF)；所說(shuō)的方法包括如下步驟確定沖擊靈敏度函數(shù)(SSHOCK)，沖擊靈敏度函數(shù)(SSHOCK)描述沖擊 和所說(shuō)至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)之間的關(guān)系；確定或至少逼近反沖擊靈敏度函數(shù)(S-1SHOCK)，它是所說(shuō)沖擊靈敏度函數(shù)(SSHOCK)的反函數(shù)；將所說(shuō)反沖擊靈敏度函數(shù)(S-1SHOCK)加到所說(shuō)至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)于誤差信號(hào)(RE、FE)積分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)于誤差信號(hào)(RE、FE)的直流分量進(jìn)行抑制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)于誤差信號(hào)(RE、FE)的對(duì)應(yīng)于盤轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的頻率分量進(jìn)行抑制。
5.一種相對(duì)于盤(2)定位盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備(1)的讀出或?qū)懭朐?34)的方法，所說(shuō)盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備(1)包括掃描裝置(30)，用于掃描盤(2)上的記錄軌道并且用于產(chǎn)生讀出信號(hào)(SR)執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置(50)，用于控制所說(shuō)掃描裝置(30)的至少一個(gè)讀出或?qū)懭朐?34)相對(duì)于盤(2)的位置；控制電路(90)，用于接收所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)、從所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)導(dǎo)出至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)、并且根據(jù)所說(shuō)誤差信號(hào)(RE、FE)產(chǎn)生至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)(SCR、SCF)，控制電路(90)具有可變的控制特性(CTF)；所說(shuō)的方法包括如下步驟利用適合于盤缺陷情況的第一特性操作所說(shuō)控制電路(90)；接收至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)；通過(guò)在所說(shuō)至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)上施加反沖擊靈敏度函數(shù)(S-1SHOCK)來(lái)檢測(cè)機(jī)械沖擊；響應(yīng)對(duì)于機(jī)械沖擊的檢測(cè)，利用適合于機(jī)械沖擊情況的第二特性來(lái)操作控制電路(90)，第二特性不同于第一特性。
6.一種盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備(1)，包括掃描裝置(30)，用于掃描盤(2)上的記錄軌道并且用于產(chǎn)生讀出信號(hào)(SR)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置(50)，用于控制所說(shuō)掃描裝置(30)的至少一個(gè)讀出/寫入元件(34)相對(duì)于盤(2)的位置；控制電路(90)，用于接收所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)、從所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)導(dǎo)出至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)、并且根據(jù)所說(shuō)誤差信號(hào)(RE、FE)產(chǎn)生至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)(SCR、SCF)，控制電路(90)具有可變的控制特性(CTF)；與控制電路(90)關(guān)聯(lián)的沖擊識(shí)別電路(100)，用于接收所說(shuō)至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)，將沖擊識(shí)別電路(100)設(shè)計(jì)成可以通過(guò)將所說(shuō)反沖擊靈敏度函數(shù)(S-1SHOCK)加到所說(shuō)至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)上來(lái)檢測(cè)機(jī)械沖擊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中將沖擊識(shí)別電路(100)設(shè)計(jì)成可以產(chǎn)生表示機(jī)械沖擊是否存在的一個(gè)輸出信號(hào)(QOUT；SRS)；其中將控制電路(90)耦合到?jīng)_擊識(shí)別電路(100)以便接收所說(shuō)的輸出信號(hào)(QOUT；SRS)；并且其中將控制電路(90)設(shè)計(jì)成可以根據(jù)從沖擊識(shí)別電路(100)接收的信號(hào)(QOUT；SRS)來(lái)設(shè)定它的控制特性。
8.一種沖擊識(shí)別電路(100)，沖擊識(shí)別電路(100)的輸入端(101)用于接收至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)，沖擊識(shí)別電路(100)的輸入端(102)用于產(chǎn)生表示機(jī)械沖擊是否存在的輸出信號(hào)(QOUT；SRS)；將沖擊識(shí)別電路(100)設(shè)計(jì)成可以通過(guò)將所說(shuō)反沖擊靈敏度函數(shù)(S-1SHOCR)加到所說(shuō)至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE、FE)上來(lái)檢測(cè)機(jī)械沖擊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖擊識(shí)別電路，它包括一個(gè)積分器(105)，在它的后面可能還有一個(gè)放大器(106)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊識(shí)別電路，它進(jìn)一步還包括一個(gè)陷波濾波器(110)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊識(shí)別電路，它進(jìn)一步還包括一個(gè)高通濾波器(120)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備，它包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊識(shí)別電路(100)。
全文摘要
一種用于檢測(cè)一種類型的盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備(1)中的機(jī)械沖擊的方法，所說(shuō)盤驅(qū)動(dòng)設(shè)備(1)包括掃描裝置(30)，用于掃描盤(2)上的記錄軌道并且用于產(chǎn)生讀出信號(hào)(SR)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置(50)，用于控制所說(shuō)掃描裝置(30)的至少一個(gè)讀出/寫入元件(34)的位置；控制電路(90)，用于接收所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)、從所說(shuō)讀出信號(hào)(SR)導(dǎo)出至少一個(gè)誤差信號(hào)(RE)、并且根據(jù)所說(shuō)誤差信號(hào)產(chǎn)生至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)(S
文檔編號(hào)G11B21/10GK1849654SQ200480025682
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2004年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者R·J·M·庫(kù)倫, F·L·M·格雷梅斯, G·A·L·里克內(nèi)特, M·F·赫杰斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司