CN100426395C

CN100426395C - 光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置及方法

Info

Publication number: CN100426395C
Application number: CNB200510121222XA
Authority: CN
Inventors: 陈瑛哲
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2025-12-23
Also published as: US8098554B2; CN1988015A; US20070147199A1

Abstract

一种光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置，该光学记录/再现装置还具有光学读取头和光束倾斜调整装置。光学读取头可发出光束至光学存储介质、并接收由光学存储介质调制的光束以产生相应的原始电信号。光束倾斜调整装置可调整光束与光学存储介质的相对角度。其特征在于：光束倾斜控制装置包括模拟/数字处理器、控制器、数字/模拟处理器，模拟/数字处理器将光学读取头输出的原始电信号转化为数字信号，控制器接收电信号并进行预定的低通滤波运算后形成数字控制信号，将数字控制信号转换为模拟控制信号传送到光束倾斜调整装置，以控制倾斜调整装置调整光束与光学存储介质的相对角度。本发明还提供一种光束倾斜控制的方法。

Description

光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置及方法

【技术领域】

本发明涉及一种光束记录/再现装置，特别涉及光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置。

【背景技术】

信息科技的发展大大改变了人们的生活，其对于教育、科研等社会经济的各个领域都带来了新的机遇。光学存储具有存储容量大、存储稳定等特点，在信息科技中被得到广泛的应用。

光学存储通过光学记录/再现装置实现信息的记录/再现。如图1所示，传统的光学记录/再现装置40包括光源402，其可发出光束经由物镜426聚焦到光学存储介质404上进行信息的记录或再现。光学存储介质404可将光束调制并反射，经调制的光束经过分光元件406到达光接收元件408，光接收元件408将所接收的光信号转换为电信号，以利于后续的信息再现或信息记录的控制。倾斜调整装置428可以调整物镜426的状态，从而调整照射到光学存储介质404表面的光束与光学存储介质404的相对角度。

在进行信息的记录或再现时，为了得到较佳的记录效果或再现信号，光源402所发出的光束需垂直地照射到光学存储介质404的表面。因为若光束与光学存储介质404表面存在倾斜角度，光束照射到光学存储介质404表面的时候就会产生象差。然而实际上，由于光学存储介质404本身的翘曲或者光学存储介质404在高速旋转时候产生的风压等原因，光束往往不能以垂直角度照射在光学存储介质404表面上。

为此，光学记录/再现装置40中通常设有倾斜控制装置42，以检测光束与光学存储介质404表面之间的相对倾斜程度。倾斜控制装置42包括两个传感器422、424及信号处理器412，两个传感器422、424可感测光学存储介质404的两个相邻区域所处的位置，并将所感测到的位置信号传送到信号处理器412。信号处理器412对所接收的两个位置信号进行差分比较运算处理，得到对于光束进行倾斜控制的信号，并传送到光学记录/再现装置40的倾斜调整装置428。从而，通过这些倾斜控制装置42和倾斜调整装置428可以进行光束与光学存储介质404表面相对角度的调整。然而，安装了传感器422、424的光学记录/再现装置40的结构变得复杂，不利于集成化和小型化。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种减少元件的光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置。

此外，还有必要提供一种光学记录/再现装置进行光束倾斜控制的方法。

一种光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置，所述光学记录/再现装置还具有光学读取头和光束倾斜调整装置。所述光学读取头可发出光束至光学存储介质、并接收由所述光学存储介质调制的光束以产生相应的原始电信号。所述光束倾斜调整装置可调整所述光束与所述光学存储介质的相对角度。其特征在于：所述光束倾斜控制装置包括模拟/数字处理器、控制器、数字/模拟处理器，所述模拟/数字处理器将所述光学读取头输出的原始电信号转化为数字信号，所述控制器接收所述电信号并进行预定的低通滤波运算后形成数字控制信号，将所述数字控制信号转换为模拟控制信号传送到光束倾斜调整装置，以控制所述倾斜调整装置调整所述光束与所述光学存储介质的相对角度。

一种光学记录/再现装置进行光束倾斜控制的方法，包括以下步骤：

光学读取头发出光束至光学存储介质；

光学存储介质调制所述光束；

将所述经调制的光束转换为原始电信号；

通过模拟/数字转换器将所述原始电信号转换为数字信号；

通过控制器对所述数字信号进行预定的低通滤波运算形成数字控制信号；

通过数字/模拟转换器将所述数字控制信号转换成为模拟控制信号；

根据所述模拟控制信号调整所述光束与所述光学存储介质的相对角度。

与现有技术相比，所述光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置及其进行光束倾斜控制的方法不需要特定的倾斜感测装置即可实现光学读取头所发出的光束相对于光学存储介质的倾角的控制，从而简化了光学记录/再现装置的结构，有利于实现系统的集成化和小型化。

【附图说明】

图1为一种传统的具有倾斜感测装置的光学记录/再现装置结构示意图。

图2为一具体实施方式之光学记录/再现装置结构示意图。

图3为图2所示的光学读取头的结构示意图。

图4为图2所示的控制器的结构示意图。

图5为图4所示的控制器的频率-增益曲线及频率-相位曲线图。

图6为图1所示的光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置进行光束倾斜控制的方法流程图。

【具体实施方式】

如图2所示，光学记录/再现装置包括光学读取头102及光束倾斜控制装置10。光束倾斜控制装置10包括模拟信号处理器104、A/D转换器(模拟/数字转换器)106、控制器108及D/A转换器(数字/模拟转换器)110。

结合参看图3，光学读取头102的光源122可发出光束，该光束经由物镜128被聚焦照射至光学存储介质112。光学存储介质112将照射至其上的光束调制并反射，被调制的光束被光学读取头102中的光电转换模块124接收，并转换为一原始电信号E输出。原始电信号E中包含了光学存储介质112上所记录的信息，同时还包含有循轨误差信息及聚焦误差信息。倾斜调整装置126可以调整物镜128的倾斜程度，从而改变聚焦光束照射在光学存储介质112上的倾斜角度。

光学读取头102输出的原始电信号E被送至模拟信号处理器104，模拟信号处理器104对该原始电信号E的高频部分进行计算，再进行放大形成高频信号S。A/D转换器106可接收从模拟信号处理器104输出的高频信号S，并对其进行高频取样、量化处理，从而形成数字信号I，并将该数字信号I传送到控制器108。控制器108可对所接收的数字信号I进行预定的低通滤波运算后形成数字控制信号C₃(z)输出到D/A转换器110。

D/A转换器110将所接收的数字控制信号C₃(z)转换成为模拟控制信号F输出到倾斜调整装置126。倾斜调整装置126根据所接收的模拟控制信号F调整物镜128以调整聚焦后的光束的倾斜程度，从而，光束与光学存储介质112之间的相对角度得以被调整。

如图4所示，其为图2所示的控制器108的结构示意图。该控制器108包括放大器114、第一运算器116、第二运算器118及第三运算器120。控制器108通过第一运算器116、第二运算器118及第三运算器120对由A/D转换器106送出的数字信号I进行预定的低通滤波运算，运算后得到数字控制信号C₃(z)。

在信号处理领域，一般使用频域的变换式来表示系统对于信号的各种运算变换，以下阐述中将使用频域变换式表示控制器108对于数字信号I的变换。

首先，数字信号I可以表示为对于频域变量z的函数I＝I(z)。经放大器114变换后的放大信号A(z)相对于数字信号I(z)的频域变换式可以表示为：

A(z)＝A·I(z) (1)

(1)式中，A为放大器114在频域的放大系数，该放大系数A为可调整的，放大系数A的一可选的典型值为A＝0.6250。

放大信号A被送至第一运算器116以进行第一次低通滤波运算，并形成第一运算信号C₁(z)。第一运算器116对于信号的频域变换式可表示为：

\frac{K_{1} \cdot Z + K_{2}}{Z - K_{3}},

其中Z为输入信号的频域表示式，K₁、K₂及K₃均为第一运算器116内部的可调节的参数。从而，放大信号A(z)经由第一运算器116变换后形成的第一运算信号C₁(z)可以表示为：

C_{1} (z) = \frac{K_{1} \cdot A (z) + K_{2}}{A (z) - K_{3}}

= \frac{K_{1} \cdot [A \cdot I (z)] + K_{2}}{A \cdot I (z) - K_{3}} - - - (2)

(2)式中，K₁、K₂及K₃为第一运算器116内部的可调节的参数，适应于不同的光学读取头，这些参数可以设定为不同组合的值。这些参数的可选的一组典型值为：

(3)

第一运算信号被送到第二运算器118进行第二次低通滤波运算，并形成第二运算信号C₂(z)。第二运算器118对于所输入信号的频域变换式可表示为：

\frac{M_{1} \cdot Z + M_{2}}{Z - M_{3}},

其中，Z为输入信号的频域表示式，而M₁、M₂及M₃则为第二运算器118内部的可调节的参数。从而，经第二运算器118变换后形成的第二运算信号C₂(z)可以表示为：

C_{2} (z) = \frac{M_{1} \cdot C_{1} (z) + M_{2}}{C_{1} (Z) - M_{3}}

\frac{M_{1} \cdot \frac{K_{1} \cdot A \cdot I (z) + K_{2}}{A \cdot I (z) - K_{3}} + M_{2}}{\frac{K_{1} \cdot A \cdot I (z) + K_{2}}{A \cdot I (z) - K_{3}} - M_{3}}

= \frac{(A \cdot K_{1} \cdot M_{1} + A \cdot M_{2}) \cdot I (z) + (K_{2} \cdot M_{1} - K_{3} \cdot M_{2})}{(A \cdot K_{1} - A \cdot M_{3}) \cdot I (z) + (K_{2} + K_{3} \cdot M_{3})} - - - (4)

(4)式中，K₁、K₂及K₃为上述的第一运算器116内部的可调节的参数；M₁、M₂及M₃为第二运算器118内部的可调节的参数，根据不同的光学读取头，其可以设定为不同的参数值组合。一组可选的M₁、M₂、M₃参数组合的典型值为：

\{\begin{matrix} M_{1} = 0.0186 \\ M_{2} = 0.0 \\ M_{3} = 0.0 \end{matrix} - - - (5)

第二运算信号被送到第三运算器120以进行第三次低通滤波运算，并形成数字控制信号C₃(z)。第三运算器120对于所输入信号的频域变换式可表示为：

\frac{Z + N_{1}}{Z - N_{2}},

其中，Z为输入信号的频域表示式，而N₁、N₂则为第三运算器120内部的可调节的参数。从而，经第三运算器120变换后的数字控制信号C₃(z)可表示为：

C_{3} (z) = \frac{C_{2} (z) + N_{1}}{C_{2} (z) - N_{2}}

= \frac{\frac{(A \cdot K_{1} \cdot M_{1} + A {\cdot M}_{2}) \cdot I (z) + (K_{2} \cdot M_{1} - K_{3} \cdot M_{2})}{({A \cdot K}_{1} - {A \cdot M}_{3}) \cdot I (z) + (K_{2} + K_{3} \cdot M_{3})} + N_{1}}{\frac{({A \cdot K}_{1} \cdot M_{1} + {A \cdot M}_{2}) \cdot I (z) + (K_{2} \cdot M_{1} - K_{3} \cdot M_{2})}{({A \cdot K}_{1} - {A \cdot M}_{3}) \cdot I (z) + (K_{2} + K_{3} \cdot M_{3})} - N_{2}}

= \frac{({A \cdot K}_{1} \cdot M_{1} + A \cdot M_{2} + A \cdot K_{1} \cdot N_{1} - A \cdot M_{3} \cdot N_{1}) \cdot I (z) + (K_{2} \cdot M_{1} - K_{3} \cdot M_{2} + K_{2} \cdot N_{1} + K_{3} {\cdot M}_{3} {\cdot N}_{1})}{({A \cdot K}_{1} \cdot M_{1} + {A \cdot M}_{2} - {AK}_{1} \cdot N_{2} + {A \cdot M}_{3} \cdot N_{2}) \cdot I (z) + (K_{2} {\cdot M}_{1} - K_{3} M_{2} - K_{2} \cdot N_{2} - K_{3} \cdot M_{3} \cdot N_{2})} \cdot - - - (6)

(6)式中，K₁、K₂、K₃、M₁、M₂及M₃分别为上述的第一运算器116、第二运算器118内部的可调节参数，而N₁、N₂则为第三运算器120内部的可调节的参数，适应于不同的光学读取头，其可以确定为不同的参数值组合，一组可选的的该等参数的典型数值为：

\{\begin{matrix} N_{1} = 0.0063 \\ N_{2} = 0.9824 \end{matrix} - - - (7)

由第三运算器120输出的数字控制信号C₃(z)即为控制器108的输出信号。

如图5所示，其为控制器108在某一设定参数的情形下的频率-增益曲线及频率-相位曲线图。由上述可知，(6)式所反映的即是控制器108的最终输出信号C₃(z)与其原始输入信号，即所述数字信号I(z)的关系式，而图5所反映的即是控制器108对于该数字信号I(z)在频域的变换情形。由图5可见，该控制器108的频率-增益曲线及频率-相位曲线在频域上均呈现低频通过、高频阻挡的形式，该控制器108对于输入信号的处理即表现在将其高频部分的噪声过滤而保留低频部分的信号。

如图6所示，其为图2所示的光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置10进行光束倾斜控制的方法流程图。

步骤202，光学读取头102的光源122发出一光束至光学存储介质112，光学存储介质112将该光束调制并反射，经调制的反射光束被光电转换模块124接收。

步骤204，光电转换模块124将经调制的反射光束转换为原始电信号E，并将该原始电信号E输出至模拟信号处理器104。原始电信号E中包含了光学存储介质112上所记录的信息，同时还包含有循轨误差信息及聚焦误差信息。

步骤206，模拟信号处理器104对所接收的原始电信号E的高频部分进行计算，再进行放大形成一高频信号S送至A/D转换器106。

步骤208，A/D转换器106对该高频信号S进行高频取样、量化形成一数字信号I送至控制器108。

根据时域取样理论的奈奎斯特取样定理(Nyquist Sampling Theorem)，对高频信号S进行取样的取样脉冲的频率必须不小于高频信号S的最高频率的两倍，方可保证被转换后的数字信号在随后的数字变换中信息完整，经该数字信号还原而成的信号不会丢失信息。可选地，该取样脉冲的频率的一个典型值为44.1KHz。

步骤210，数字信号I被控制器108中的放大器114进行信号放大计算形成放大信号A(z)，该放大信号A(z)被送至第一运算器116以进行第一次低通滤波运算。

步骤212，第一运算器116对放大信号A(z)进行第一次低通滤波运算得第一运算信号C₁(z)，并将该第一运算信号C₁(z)送至第二运算器118以进行第二次低通滤波运算。

步骤214，第二运算器118对第一运算信号C₁(z)进行第二次低通滤波运算得第二运算信号C₂(z)，并将该第二运算信号C₂(z)送至第三运算器120以进行第三次低通滤波运算。

步骤216，第三运算器120对第二运算信号C₂(z)进行第三次低通滤波运算形成数字控制信号C₃(z)，该数字控制信号C₃(z)即为控制器108的输出信号。

步骤218，D/A转换器110将数字控制信号C₃(z)转换为模拟控制信号F，该模拟控制信号F被送至倾斜调整装置126。

步骤220，倾斜调整装置126根据所接收的模拟控制信号F调整物镜128以调整聚焦后的光束的倾斜程度，从而，光束与光学存储介质112之间的相对角度得以被调整。

上述光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置及其光束倾斜控制方法利用了光学存储介质所反射的光束生成电信号，并对该电信号进行低通滤波计算后形成控制信号反馈至倾斜控制模块，倾斜调整模块利用该控制信号进行光束的倾斜调整，所述控制信号的生成不需要特定的倾斜感测器来感测光束的倾斜偏移量，系统的结构得以简化，同时降低了成本。

Claims

1. 一种光学记录/再现装置的光束倾斜控制装置，所述光学记录/再现装置还具有光学读取头和光束倾斜调整装置；所述光学读取头可发出光束至光学存储介质、并接收由所述光学存储介质调制的光束以产生相应的原始电信号；所述光束倾斜调整装置可调整所述光束与所述光学存储介质的相对角度；其特征在于：所述光束倾斜控制装置包括模拟/数字处理器、控制器、数字/模拟处理器，所述模拟/数字处理器将所述光学读取头输出的原始电信号转化为数字信号，所述控制器接收所述电信号并进行预定的低通滤波运算后形成数字控制信号，将所述数字控制信号转换为模拟控制信号传送到光束倾斜调整装置，以控制所述倾斜调整装置调整所述光束与所述光学存储介质的相对角度。

2. 如权利要求1所述的光束倾斜控制装置，其特征在于：所述控制器包括第一运算器，所述第一运算器对于所接收的信号进行预定的低通滤波运算，所述低通滤波运算计算由下式决定：

C_{1} (z) = \frac{K_{1} \cdot Z + K_{2}}{Z - K_{3}}

其中，C₁(z)为经所述第一运算器计算得出的信号的频域表达式，Z为输入到所述第一运算器的信号的频域表达式，K₁、K₂及K₃为可调节的所述第一运算器的参数。

3. 如权利要求1所述的光束倾斜控制装置，其特征在于：所述控制器包括第二运算器，所述第二运算器对于所接收的信号进行预定的低通滤波运算，所述低通滤波运算由下式决定：

C_{3} (z) = \frac{Z + N_{1}}{Z - N_{2}}

其中，C₃(z)为经所述第二运算器计算得出的信号的频域表达式，Z为输入到所述第二运算器的信号的频域表达式，N₁、N₂为可调节的所述第二运算器的参数。

4. 如权利要求1所述的光束倾斜控制装置，其特征在于：所述控制器包括放大器，所述放大器可对所接收的信号进行预定的放大，所述放大器对于信号的放大由下式决定：

A(z)＝A·Z

其中，A为可调节的所述放大器在频域的放大系数，Z为输入到所述放大器的信号的频域表达式。

5. 一种光学记录/再现装置进行光束倾斜控制的方法，包括以下步骤：

光学读取头发出光束至光学存储介质；

光学存储介质调制所述光束；

将所述经调制的光束转换为原始电信号；

通过模拟/数字转换器将所述原始电信号转换为数字信号；

6. 如权利要求5所述的光束倾斜控制的方法，其特征在于：所述低通滤波计算在频域的表达式为：

C_{1} (z) = \frac{K_{1} \cdot Z + K_{2}}{Z - K_{3}}

其中，C₁(z)为经所述低通滤波计算后的信号的频域表达式，Z为进行低通滤波计算前的信号的频域表达式，K₁、K₂及K₃为可调节的参数。

7. 如权利要求5所述的光束倾斜控制的方法，其特征在于：所述低通滤波计算在频域的表达式为：

C_{3} (z) = \frac{Z + N_{1}}{Z - N_{2}}

其中，C₃(z)为经所述低通滤波计算后的信号的频域表达式，Z为进行低通滤波计算前的信号的频域表达式，N₁、N₂为可调节的参数。

8. 如权利要求5所述的光束倾斜控制的方法，其特征在于：所述光束倾斜控制的方法还包括以下步骤：将所述原始电信号进行预定的放大计算形成放大信号，所述预定的放大计算在频域的表达式为：

A(z)＝A·Z

其中，A为可调节的放大系数，Z为进行所述预定的放大前的信号的频域表达式。