在磁光记录设备中控制偏置程度的方法和装置

摘要

在磁光记录设备中控制偏置程度的方法和装置,包含:确定焦点与介质上参考点间距离的第一控制器;在焦点处产生杂散磁场的磁源;响应距离输出数字信号的第二控制器;响应数字信号提供激励电压的数模转换器;响应激励电压提供偏置电流给偏置线圈的电压激励器,磁场强度被控制在一预定值;测量偏置电流的电流传感器及反馈器件,响应电流传感器为电流激励器提供反馈电压。杂散磁场可是恒定或变化的。通过使总磁场强度等于写入或删除数据所需最小磁场强度使额外功率消耗最小。

说明书

本申请是申请号为96104153.6、申请日为1996年3月29日、发明名称为“控制偏置程度的方法和装置”的申请的分案申请。

本发明涉及磁-光信息存储系统，更具体地说，涉及磁-光信息存储系统中偏置线圈磁偏的控制。

在磁光-驱动设备中，在物镜的焦点处常需要能完成写入数据或删除数据操作的最低磁场强度。虽然使直流电流流过限定长度的偏置线圈可产生磁场，但所产生的是非均匀磁场。这种非均匀磁场带来的麻烦是：第一，欲使所产生的磁场能在焦点的所有位置都能写入或删除数据，还要消耗额外功率。第二，若使消耗的额外功率最小，则会出现一些由于磁场强度不够大而不能写入或删除数据的焦点位置。

此外，偏置线圈不是物镜焦点处唯一的磁场源，还有其他磁场源，如聚焦调节器和主轴电机。由于现有系统采用直流，形成均匀磁场的各种源都可计算。但是，非均匀磁场却不能精确计算，因而同样存在上述问题。

本发明的目的是提供一种控制物镜焦点处的磁场强度的方法和装置。本发明提供一个确定焦点与存储介质的相对位置的第一控制器；一个在焦点处提供杂散磁场的磁源；一个提供与位置和杂散磁场强度有关的数字信号的第二控制器；一个响应上述数字信号以便提供与上述数字信号有关的激励电压的数-模转换器；一个响应上述激励电压以提供与上述激励电压有关的偏置电流的电流激励器；以及一个响应上述偏置电流以便产生磁场的偏置线圈。焦点处的磁场强度与上述偏置电流有关。

在本发明的一方案中，上述存储介质定义一个中心，相对于该中心确定焦点位置。杂散磁场强度又与上述位置有关。存储介质以一圆周速度围绕中心转动，杂散磁场强度与此圆周速度有关。

在本发明另一方案中，设有一个检测偏置电流的电流传感器和一个将与上述偏置电流有关的反馈电压提供给电流激励器的反馈器件，电流激励器中偏置电流也与反馈电压有关。

本发明所公开的控制磁场强度的装置包括一个第一控制器，一个第二控制器，一个数-模转换器，一个电流激励器以及一个偏置线圈。第一控制器确定物镜焦点的位置，并将确定出的位置信号输入第二控制器，第二控制器提供一个与上述位置有关的数字信号。数-模转换器将上述数字信号转换成激励电压，并将此激励电压输入到电流激励器上，该电流激励器向偏置线圈输入与上述激励电压有关的偏置电流。偏置线圈产生磁场，其场强与上述偏置电流有关。第二控制器通过产生数字信号算出杂散磁场。杂散磁场的磁场强度可以恒定，也可以随着物镜的位置、圆形存储介质的圆周速度或长形存储介质的纵向速度而变化。此外，该装置也可以包括一个检测偏置电流的电流传感器和一个将与上述偏置电流有关的反馈电压输入给电流激励器的反馈器件。

本发明还公开了一种控制磁场强度的方法，它包括下述步骤：确定物镜焦点的位置；根据上述位置计算出数字信号，产生与该数字信号有关的激励电压；根据该激励电压产生偏置电流以及产生磁场强度与上述偏置电流有关的磁场。本方法以计算数字信号的方式算出杂散磁场。杂散磁场的磁场强度可以是恒定的，也可以随着物镜的位置、存储介质的圆周速度、或存储介质的纵向速度而变化。此外，本方法也可以测量偏置电流，并向电流激励器输入与偏置电流有关的反馈电压。

图1是带长形存储介质的偏置线圈的一般示意图；

图2为带圆形存储介质的偏置线圈的一般示意图；

图3为现有技术中存储介质表面上由偏置线圈产生的磁场强度的常规曲线；

图4为现有技术中由偏置线圈在存储介质表面上产生的磁场强度的常规曲线；

图5概略地示出了本发明的一个实施例；

图6是位于存储介质表面上的本发明的磁场强度及所需要的最小磁场强度的电平的综合曲线；

图7概略地示出了本发明的另一实施例；

图8概略地示出了一种磁-光驱动设备的托架组件；

图9概略地示出了主轴电机、主轴和存储介质；

图10概略地示出了卷轴电机和存储介质；

图11为本发明另一实施例的线路图；

图12为本发明又一实施例的线路图。

参见图1所示的实例，图中示意地示出了带有长形存储介质2的偏置线圈1。偏置线圈1从存储介质2的一条边缘3横过存储介质2的宽度。物镜(未示出)被设置在离开偏置线圈1的存储介质2的相反侧。物镜可沿平行于偏置线圈1并横过存储介质2的整个宽度的方向移动。

在下面的描述中，只要有可能，不同附图中的相同器件均用相同标号表示。

参见图2所示的实例，图中示意地示出了带圆形存储介质4的偏置线圈1。偏置线圈1从存储介质4的中心5径向地延伸至存储介质4的外缘6。物镜(未示出)设置在存储介质4的相反侧。物镜可沿平行于偏置线圈1的方向从存储介质4的中心5向该介质的外缘6移动。

偏置线圈1在存储介质2、4的紧靠偏置线圈1下方的表面上形成磁场(未示出)。由于偏置线圈1长度有限，横过偏置线圈1长度方向的磁场(未示出)的强度是不均匀的。

参见图3，该图示意性示出了现有系统中的偏置线圈1所产生的磁场强度的分布曲线。纵轴表示磁场强度，横轴以离开参考点的距离表示物镜焦点的位置。上述参考点可以是长形存储介质2的边缘3，也可以是圆形存储介质4的中心5。线7表示磁场强度，对于直流电流而言，磁场强度是离开参考点的距离的函数。在点8处场强最大，此点与横过长形存储介质2的宽度的一半距离的点相对应，或者与圆形存储介质4的中心5和外缘6之间的中点相对应。在点9处场强较小，此点相应于偏置线圈1的两端的点。线7下方的面积50代表维持由线7所示的磁场强度所需要的功率。

参见图4，该图示出了现有系统中偏置线圈1所产生的磁场强度的分布曲线，如同图3示例中所描绘的。在磁光驱动设备中，为写入数据或删除数据需要一个最小磁场强度。最小场强的一种选择用线10表示。线7的部分11处于线10的下方。这些部分11表示在存储介质2、4上那些场强小到不足以写入数据或删除数据的区域。

最小磁场强度的另一种选择用线12表示。线7在横过整个曲线的线12的上方，表示磁场的强度足以在存储介质2、4表面上的所有点处写入或删除数据。但是，处于线12上方和线7下方的面积13表示驱动设备的额外功耗。因此，现有系统或者不能保证在存储介质2、4表面上的所有点均能写入或删除数据，或者在偏置线圈1的中心附近的某些点处需要额外的功率。

参见图5的实例，它概略地示出了本发明的一个实施例。第一控制器14检测物镜的焦点与参考点的相对位置。参考点可以是长形存储介质2的边缘3，也可是圆形存储介质4的中心5。第一控制器14将上述位置信号输入到第二控制器15。第二控制器15产生与上述位置有关的数字电压信号。然后，第二控制器15将上述数字电压信号传送到数-模转换器16。数-模转换器16产生与上述数字电压信号有关的模拟激励电压。然后，数-模转换器16将上述模拟激励电压输入电流激励器17。电流激励器17产生与上述模拟激励电压有关的偏置电流，再将上述偏置电流输入偏置线圈18。偏置线圈18将偏置电流转换成磁场，磁场的强度与偏置电流的电平有关。

因此，本发明提供了一种控制物镜焦点处的磁场强度的方法，实现该方法的步骤为：确定焦点与存储介质的相对位置；在焦点处提供杂散磁场；计算与上述位置和杂散磁场强度有关的数字信号；产生与上述数字信号有关的激励电压；产生与上述激励电压有关的偏置电流；以及产生磁场，其中焦点处的磁场强度与偏置电流有关。可任意对上述偏置电流进行测量，接着将与偏置电流有关的反馈电压提供给电流激励器，其中偏置电流也与反馈电压有关。

参见图6，它示出了分别表示根据本发明产生的信号的电平的四个图形。图形(1)给出了曲线19，它表示出作为物镜焦点和参考点之间的距离的函数的数字电压信号的大小。曲线19是横过偏置线圈1、18的整个长度逐点绘制出。曲线19概略地表示出当焦点靠近偏置线圈1、18的中心时数字电压信号大小的减小和焦点靠近偏置线圈1、18的边缘时数字电压信号大小的增加的情况。

图形(2)示出了曲线20，它表示作为物镜焦点和参考点之间的距离的函数的模拟激励电压的大小。曲线20是横过偏置线圈1、18的整个长度逐点绘制出的。曲线20概略地表示出焦点靠近偏置线圈1、18的中心时模拟激励电压值减小以及焦点靠近偏置线圈1、18的边缘时模拟激励电压增加的情况。

图形(3)示出了曲线21，它表示出作为物镜的焦点和参考点之间的距离的函数的偏置电流的大小。曲线21是横过偏置线圈1、18的整个长度逐点绘制出的。曲线21概略地反映出焦点靠近偏置线圈1、18的中心时偏置电流值减小以及焦点靠近偏置线圈1、18的边缘时偏置电流增加的情况。

图形(4)示出了直线22，它表示出偏置线圈1、18所形成的磁场的磁场强度，此强度是物镜焦点和参考点之间距离的函数。直线22是横过偏置线圈1、18的整个长度逐点绘制出的。线22概括地示出了磁场强度与焦点的位置无关。

图形(4)还示出了直线23，它表示为了写入或删除数据所需的最低磁场强度。在图形(4)中的所有点处，线22均高于线23，这说明磁场强度足以在存储介质2、4的上述表面上的所有点处写入或删除数据。此外，表示额外功率的直线22和线23之间的面积24最小。面积24只需大到足以应付环境条件、介质特征以及影响所需的磁场强度的最低限度的其它因素的各种变化。

参见图7的实例，它示出了本发明的另一实施例。第一控制器14，第二控制器15和数-模转换器16的功能与前面所述的实施例相同。电流激励器25接收作为第一输入的模拟激励电压。电流激励器25还接收作为第二输入的来自电流传感器26的反馈激励电压。电流激励器25产生与上述模拟激励电压和反馈激励电压有关的偏置电流，并将此偏置电流输入偏置线圈27中。偏置线圈27产生磁场，其强度与上述偏置电流有关。

电流传感器26测量上述偏置电流。电流传感器26将上述偏置电流与提供一具有所需最小强度的磁场所要求的最小偏置电流进行比较。根据上述比较，电流传感器26产生与上述比较值有关的反馈激励电压。

在本发明中，第二控制器1 5提供数字电压信号。这可以通过在运作期间直接进行计算，查运作之前所得到的图表，或者通过本领域公知的任何适用的措施来实现。上述计算或查表法不仅可以算出由偏置线圈1、18、27产生的磁场，而且也可以算出由其它源所产生的磁场。这些磁场被称之为杂散磁场。

可将杂散磁场分成四类。第一类，某些杂散磁场在物镜焦点处具有恒定的磁场强度。一般参见图8的示例，在磁-光驱动设备(未示出)中，托架组件28可以包括物镜29和焦点调节器30。焦点调节器30在物镜29的焦点处产生恒定强度的杂散磁场。此杂散磁场的强度可达30奥斯特量级。

第二类，某些杂散磁场的强度取决于离参考点的距离。参见图9，主轴31上固定有圆形存储介质4。主轴31由主轴电机32带动旋转。主轴电机32在物镜29的焦点处产生一杂散磁场。当物镜29相对于存储介质4沿径向朝外移动时，在物镜29的焦点处这种杂散磁场的强度减小。

第三类，某些杂散磁场的强度取决于圆形存储介质4的旋转速度。参见图9，当主轴电机32使主轴31的旋转加快时，圆形存储介质4的旋转亦加快。在距离给定的情况下，当圆形存储介质4的转动加快时，主轴电机32在物镜29的焦点处产生的杂散磁场较强。

第四类，某些杂散磁场的强度与长形存储介质2的纵向速度有关。参见图10的实施例，长形存储介质2被张紧在卷轴33的各端。卷轴33由卷轴电机34带动旋转，每台卷轴电机在物镜29的焦点处产生杂散磁场。当卷轴电机34使卷轴33加快旋转时，存储介质2的纵向速度增大，在物镜29的焦点处的杂散磁场的强度也增加。

当确定磁场强度的数字电压信号时，可以用计算法或查表法计算出上述每类杂散磁场。例如，典型的磁光驱动设备在物镜29的焦点处要求最小磁场强度为300奥斯特，焦点调节器30的杂散磁场强度可达30奥斯特量级。写入和删除的磁场的极性是不同的。因此，在一种操作中，杂散磁场相加，而在另一种操作中，杂散磁场相减。因此，第二控制器15用于在一种操作中产生相应于270奥斯特的数字电压信号，而在另一种操作中产生相应于330奥斯特数字电压信号。

参见图11的实例，它示出了本发明的一个实施例的线路图。电压源35向电阻37提供电压。开关36位于电压源35和电阻37之间。开关36闭合时，电流经电阻37流入功率放大器38中。功率放大器38将电流放大，并将该电流输出到偏置线圈39。功率放大器38的参考电压小于电压源35提供的电压。

电阻41与地线40相连接，开关42位于电阻41作为地线40那一端的相反端，它处于电阻41和功率放大器38之间。合上开关42时，电流从功率放大器38流经开关42进入电阻41。功率放大器38的参考电位高于地线40的电位。在任何时候开关36、42中仅有一个闭合。因此，当合上开关42时，偏置线圈39产生的磁场极性与合上开关36所产生的磁场极性相反。

在现有的系统中，合上开关36时流入功率放大器38的电流与合上开关42时从功率放大器38流出的电流大小相等。然而，某些杂散磁场具有恒定大小和恒定极性。在一些实施例中，为了既能写入又能删除数据而要求偏置线圈39的磁场强度达到300奥斯特，通常杂散磁场的强度大约为30奥斯特。因此，为了确保最小场强为300奥斯特，流过功率放大器38的电流必须足以提供330奥斯特的偏置场强。在一种操作中，总磁场强度将为300奥斯特，在另一种操作中，总磁场强度为360奥斯特。总磁场强度为360奥斯特过大，浪费了额外功率。

按照本发明，根据杂散磁场相对于由偏置线圈产生的磁场是相加还是相减使流过功率放大器38的电流有所不同。在一个实施例中，电阻37、41的阻值不同。在另一实施例中，功率放大器38的参考电压不到电压源35所供给的电压和地电位40之间的一半。这两个实施例通过在容限内使总磁场强度等于写入或删除数据所需的最小磁场强度都能使消耗的额外功率最小。

参见图12的示例，该图示出了本发明另一实施例的线路。电压源35连接到电阻43，电阻43通过导线47与功率放大器38相连接。从电压源35-电阻43组合流出的电流由功率放大器放大，并流过偏置线圈39，偏置线圈39产生偏置磁场。功率放大器38的参考电压小于电压源供给的电压。

地线40与开关44相连，该开关又与电阻45相连。在电阻45远离开关44的一端的接点46处连接有导线47。开关44断开时，正向电流流入功率放大器38，偏置线圈39产生正向磁场。开关44合上时，负向电流流入功率放大器38，偏置线圈39产生负向磁场。

在现有系统中，电阻43的阻值为电阻45的阻值的两倍，功率放大器38的参考电压为电压源35与地线40之间电压的一半。由于此原因，开关44合上时偏置磁场强度与开关断开时的场强大小相等但极性相反。然而，因为杂散磁场是恒定的，使一种操作中的总磁场强度与另一操作中的总磁场强度相差两倍的杂散磁场强度。

可以采取三种途径中的任一种来补偿杂散磁场。第一种，可以改变功率放大器38的参考电压，使其不为电压源35与地线40之间的电压的一半。第二，可以改变电压源35的电压，使功率放大器38的参考电压不是电压源35与地线40之间的电压的一半。最后，可以改变电阻43、45的阻值，使电阻43的阻值不是电阻45阻值的两倍；可使电阻43的阻值与电阻45的阻值不同。功率放大器38的参考电压和电压源35的电压之间的电压差可以等于或不等于上述参考电压和地之间的电压差。

在结合图11和12所讨论的实施例的任一个之中，可以用第二电压源代替地线40。功率放大器38的参考电压可以高于第二电压源的输出电压。

显然，本领域的普通技术人员在不超出本发明的构思和保护范围的前提下可以对本发明的上述方案作出种种改型。因此，本发明的保护范围由后附的权利要求确定，而不受以上描述所限定。