专利名称：定向逻辑电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种定向逻辑电路，该电路确定传感器以什么方向穿越记录媒介上的指示信号或数据轨道，从而产生两个相移误差信号。
例如，在激光唱机、激光视盘机、可写入式光盘机以及磁光记录/重放装置中都装有光传感器。
光传感器的设计与工作原理在《电子元件及应用》杂志第六卷第四号(1984)的第209-215页中有描述。
透镜将从激光二极管射向小型激光盘的光束聚集，光盘再将激光束反射给一个光检测器。除了从离开检测器的信号中得到聚光和轨道跟踪电路的实际值外，还得到激光盘所存储的信息。上述文献将聚光电路实际值对其基准值的偏离量称为聚光误差，轨道跟踪电路实际值对其基准值的偏离量称为径向轨道跟踪误差。
聚光电路通过一个线圈来调整，它有一个在线圈的磁场中沿光轴移动的物镜。聚光电路使透镜来回运动，以便保持激光二极管发出的光束聚集在小型激光盘上。轨道跟踪电路通常称做径向驱动机构，它使光传感器在光盘上径向运动。
在某些装置中的径向驱动机构包括一个粗略驱动机构和一个精密驱动机构。粗略驱动机构构成一根心轴，它沿径向来回移动包含有激光二极管、透镜、棱形分光器以及光检测器的整个光传感器。精密驱动机构既可以使激光束沿径向来回移动，又可以使其倾斜一个规定的角度，沿光盘的一个半径方向，能微微前移大约1mm。
为确保激光视盘机中的图像和声音、激光唱机中的声音、或者存储在磁光盘中的数据信息毫无损失地重现出来，不仅需要对照射在光盘上的激光束进行精确聚光，而且需要精确引导沿光盘的数据轨道。
三束激光L1、L2和L3被聚集在激光唱机光传感器中的光检测器PD上，如
图1所示。激光束L2和L3是+1和-1阶的衍射光束。这种类型的传感器称为三束传感器。
光检测器包括四个正方形光二极管A、B、C和D，它们排列成一个较大的方阵。在该大的方阵前面是一个矩形光二极管E，而在其后面是另一个矩光二极管F。中间的激光束L1，被聚集在光二极管A、B、C和D上，产生一个数据信号HF＝AS+BS+CS+DS以及一个聚光误差信号FE＝(AS+CS)-(BS+DS)前面靠外的激光束L3照在光二极管E上，后面靠外的激光束L2照在光二极管F上，并且这两束靠外部的激光束L2和L3产生一个轨道跟踪误差信号TE＝ES-FS。AS、BS、CS、DS、ES和FS分别是光二极管A、B、C、D、E和F的光电电压。
当中的激光束L1精确地对准一条轨道S的中央，并且轨道跟踪误差信号TE的值为零TE＝ES-FS当中间的激光束偏离轨道S的中央时，一条衍射光束将照射在轨道的中央，而另一条衍射光束将照射在两条轨道之间的一个区域。然而，由于轨道对激光束的反射与两条轨道之间的区域对激光束的反射不同，所以一条衍射光束将比另一条受到更强的反射。
激光束L1，L2和L3在图2中间数据轨道S的右方偏移，并且假定轨道跟踪误差信号为负值
TE＝ES-FS＜0调整轨道跟踪电路的机构，现在要将光传感器向左移，直到轨道跟踪误差信号TE变为零。
在相反的情况下，当激光束向数据轨道S的左方偏移，则轨道跟踪误差信号变为正值TE＝ES-FS＞0调整轨道跟踪电路的机构，现在将光传感器向右移，直到轨道跟踪误差信号TE变为零，见图3所示。
当中间的激光束L1和与其连带的衍光束L2，L3扫过几条数据轨道时，假定轨道跟踪误差信号的波形为图4所示的正弦波。
日本专利公开6010429介绍了一种轨道跟踪电路。其中HF信号的上、下包络线表示一根激光束是否扫过了几条数据轨道。当该激光束扫过了几条数据记录轨道时，HF信号在两条数据轨道之间被均匀分开。
为了确定激光束扫过的数据轨道的数目，建立了HF信号的包络线，并将其转变成一个方波信号，该方波信号送至一个计数HF下降沿的双向计数器的计数输入端。
确定激光束径向向里或向外运动的方向，需要一种称之为“定向逻辑电路”的电路，该电路测定轨道跟踪差信号TE和HF信号包络线之间的相位移。相位移为+90°或-90°，这取决于激光束移动的方向。然而，只有当激光束移动相对慢时，这两个值才有效，如以下所要描述的那样。
一个RC电路由正弦轨道跟踪误差信号TE产生出一个方波轨道跟踪误差信号，其上升沿和下降沿的时间常数都是相同的。然而，由于矩形包络信号是通过RC电路对HF信号包络线的尖峰进行矫正得到的，所以上升沿和下降沿的时间常数将有所不同，并且随着激光束移动速度的加快，其差别将加大。
例如将一个轨道跟踪误差信号TE送至一个D触发器的D输入端，以及将HF信号包络线送至它的时钟输入端是人们熟知的。因此当激光束扫过一条数据轨道时，D触发器在其时钟输入端总有一个脉冲。然而，由于轨道跟踪误差信号TE的数学符号取决于激光束离开数据信号轨道的方向，所以对于一个方向来说，D触发器的输出端将变为高电位，而对于另一个方向来说，它的输出端将维持低位。因此，D触发器的Q输出端的信号可以用来确定双向计数器的正、反计数方向。对一个方向来说，计数器相应地为正向计数，而对另一个方向则为反向计数。
在快速搜索的情况下，当激光束在数据轨道上非常快地移动时，一个缺点是HF信号包络线和轨道跟踪误差信号之间的位移不再是±90°。由于相位移不再相应地处于确定的状态，所以当激光束快速移动时，其方向就不再能确定了。
因此，本发明的目的是在一定程度上对一种定向逻辑电路进行改进，它能确定传感器以什么方向越过记录媒介上的信号或数据轨道。
本发明达到了这一目的，其定向逻辑电路仅对第一误差信号和第二误差信号之间的相位移进行处理，以便一旦传感器穿越指示信号或数据轨道的速度低于规定的阀值时，确定传感器移动的方向。
本发明的新奇之点在于指出激光束移动的速度并不是不连续变化的。当激光束在数据轨道上移动时，它的速度并不是递增量地变化，而是从零连续地变化。至最大轨道跟踪误差信号TZ的脉冲与包络信号HP的脉冲之间的相位移，相应地为±90°，这取决于运动的方向，至少在运动的开始阶段是如此。如果激光束开始运动非常快，快到使脉冲包络信号HP与脉冲轨道跟踪误差信号TZ的边沿不再互相跟踪，那么逻辑电路将保持确定的最后方向不变。然而由于激光束不能从一个方向跳到另一个方向，而首先必须平稳地制动，所以脉冲包络信号HP与脉冲轨道跟踪误差信号TZ的跳变边沿又将重新互相跟踪。相位移将再次变为±90°，这取决于激光束是否快速向里移动或向外移动。定向逻辑电路RL将再次测定该相位移，并且能够相应地确定激光束移动的方向。当激光束反方向移动时，相位移的数学符号也反向，通知逻辑电路，激光束移动方向已经改变了。
当激光束向一个方向移动时，脉冲轨道跟踪误差信号的下降沿总是出现在脉冲包络信号HP的上升沿之后，而脉冲轨道跟踪误差信号的上升沿又总是出现在脉冲包络信号HP的上降沿之后。一个信号的脉冲跳变边沿出现之后，接下来总是出现另一个信号的向相反方向跳变的脉冲边沿。
另一方面，如果脉冲轨道跟踪误差信号TZ的相同边沿总是出现在脉冲包络信号HP的一个边沿之后，那么定向逻辑电路将识别出激光束在向另一个方向移动。一个信号的脉冲跳变边沿出现之后，接下来出现另一个信号的相同方向的脉冲跳变边沿。
对于脉冲边沿的跟踪来说，当激光束向相反方向移动速度太快时，定向逻辑电路将保持前次确定的方向不变。
附图中图5是本发明的一个实施例;
图6是本发明的另一个实施例;
图5是一个定向逻辑电路RL，是在激光束扫过一条轨道Z时检测该信号的电路;
图7、8和9是脉冲波形图。
反相器I1的输出端和与门V1的第一输入端以及另一个与门U3的第一输入端相连。反相器I1的输入端和与门U2的第一输入端以及另一个与门U4的第一输入端相连。反相器I2的输出端和与门U2的第二输入端以及与门U3的第二输入端相连。反相器I2的输入端和与门U1的第二输入端以及与门U4的第二输入端相连。与门U1的输出端和RS触发器F1的置位输入端S相连，该触发器的复位输入端R和与门U4的输出端相连。RS触发器F1的Q输出端和与门U6的第一输入端相连，并且经过延迟电路V1，再和D触发器F3的时钟输入端有连。D触发器F3的Q输出端和与门U5的第一输入端相连。RS触发器F1的Q输出端和D触发器F3的复位输入端R以及另一个D触发器F4的数据输入端相连，D触发器F4的Q输出端和与门U6的第二输入端相连。RS触发器F2的Q输出端和与门U5的第二输入端相连，并且经过延迟电路V2，再和D触发器F4的时钟输入端相连。D触发器F4的复位输入端R和RS触发器F2的Q输出端以及RS触发器F3的数据输入端相连。与门U5的输出端和另一个RS触发器F5的置位输入端5相连，RS触发器F5的复位输入端R和与门U6的输出端相连。RS触发器F5的Q输出端和与门U7的第一输入端相连，它的Q输出端和与门U8的第一输入端相连。检测电路Z的输出端和与门U7的第二输入端以及与门U8的第二输入端相连。
从HF信号的包络线得到的脉冲包络信号HP接至反相器I1的输入端，从正弦轨道跟踪误差信号TE得到的脉冲轨道跟踪误差信号TZ接至反相器I2的输入端。当激光束向一个方向扫过数据轨道时，RS触发器F5的Q输出端为逻辑“1”。另一方面，当激光束向另一方向扫过数据轨道时，RS触发器F5的Q输出端为逻辑“0”。检测电路Z确定什么时间激光束离开数据轨道。当激光束并不是照射在一条数据轨道上，而是照射在两条数据轨道之间的间隔处时，检测电路Z的输出端为逻辑“1”。当激光束对准一条数据轨道时，它的输出端为逻辑“0”。只要激光束照射在一条数据轨道上，与门U7和U8就被相应地阻塞。当检测数据的激光束例如从右至左扫过记录媒介上的一条数据轨道时，与门U7发出一个计数脉冲;当激光束以相反的方向、即从左至右扫过一条数据轨道时，与门U8发出一个计数脉冲。
与门U7输出端上的计数脉冲例如可以接至一个正向计数器或者一个双向计数器的正向计数输入端。与门U8输出端上的计数脉冲既可以由一个反向计数器计数，也可以接至一个双向计数器的反向计数输入端。
如果激光束开始移动非常快，以致脉冲包络信号HP和脉冲轨道跟踪误差信号的跳变边沿之间不再跟踪，那么RS触发器F5将保持在同一状态。它将根据所确定的激光束移动的最后方向，或者被置位位，或者被复位。当脉冲包络信号HP和脉冲轨道跟踪误差信号TZ的跳变边沿之间的时序改变时，RS触发器F5将相应地改变其状态。如果同一信号的几条跳变边沿互相紧跟，则RS触发器F5不改变其状态。
图6表示检测电路Z的结构以及它是如何同定向逻辑电路RL相连的。
脉冲包络信号HP接至单稳态触发器M1的输入端，该触发器由下降沿触发，其输出输和与门U9的第一输入端相连。脉冲轨道跟踪误差信号TZ接至另一个单稳态触发器M2以及或门01的第一输入端，该触发器也由下降沿触发。脉冲轨道跟踪误差信号TZ的反相信号TZ接至单稳态触发器M3以及或门02的第一输入端，该触发器由上升沿触发。单稳态触发器M2和M3的输出端分别和或门03的输入端相连。或门03的输出端和RS触发器F6的复位输入端R相连。与门U9的输出端和RS触发器F6的置位输入端S相连。或门01及02的输出端分别和与门U10的输入端相连。与门U10的输出端和与门U9的第二输入端相连。定向逻辑电路RL中的与门U8的输出端和或门02的第二输入端相连。与门U7的输出端和或门01的第二输入端相连。RS触发器F6的Q输出端，作为检测电路Z的输出端，和与门U7及U8的第二输入端相连。
现在参照图7、8和9中的信号波形图，说明这两个实施例电路是如何工作的。
图7中的信号HF表示这样一条激光束，它从轨道0经过轨道1和2，到达轨道3，然后改变方向，从轨道3经过轨道2和1，返回轨道0。
信号HP、HP、TZ和TZ在与门U1、U2、U3和U4汇合。由此得到的、并出现在各个与门输出端的信号(这些信号还夹杂脉冲成分)，在图8中被标注成U1、U2、U3和U4。在RS触发器F1的Q输出端从这些信号中得到信号H，在其Q输出端得到信号H。RS触发器F2输出端Q得到的信号为G，在其Q输出端得到的信号为G。在D触发器F3的Q输出端从不夹杂脉动成分的信号H、H、G和G中得到信号K，在D触发器F4的Q输出端得到信号L。在单稳态触发器M1、M3和M3输出端的、对信号TZ、TZ和HP中的脉动成分作出反应的信号，在图9中被标注成M1、M2和M3。与门U7、U8、U9和U10的输出信号，或门03的输出信号，以及RS触发器F6的输出信号，在图9中也被分别标以对应的相同符号。
图6所示的第二个实施例，可以用I2L技术来运行。
本发明一般适用于对指示信号进行计数的计数电路以及控制电路，该控制电路对一个部件(例如传感器)进行定位，通过对指示信号进行检测来确定位置。本发明特别适用于例如在激光唱片、激光视盘机、可写入式光盘机以及磁光装置中遇到的轨道跟踪电路。
权利要求
1.定向逻辑电路确定传感器以什么方向穿越记录媒介上的指示信号式数据轨道，并从而产生两个相位移误差信号，其特征在于，该定向逻辑电路仅对第一(HP)和第二(TE)误差信号之间的相位移进行处理，以便一旦传感器穿越指示信号或数据轨道的速度低于规定的阈值时，确定传感器移动的方向。
2.权利要求1的用于轨道跟踪电路的定向逻辑电路，其特征在于，脉冲轨道跟踪误差信号(TZ)是从正弦轨道跟踪误差信号(TE)得到的，脉冲包络信号(HP)是从激光束对记录媒介上的数据扫描时产生的信号(HF)的包络线得到的，并且，定向逻辑电路仅对正弦轨道跟踪误差信号和脉冲包络信号之间的相位移进行处理，以便一旦传感器穿越指示信号或数据轨道的速度低于规定的阈值时，确定传感器移动的方向。
3.权利要求2的定向逻辑电路，其特征在于，脉冲轨道跟踪误差信号(TZ)，脉冲包络信号(HP)以及它们的反相信号(TZ和HP)都送入该电路，无论何时只要脉冲包络信号的一个跳变边沿之后总是紧跟着出现脉冲轨道跟踪误差信号的一个反向跳变边沿，电路就发出一个指明激光束向一个方向扫过数据轨道的信号，无论何时只要脉冲轨道跟踪误差信号的一个跳变边沿之后总是紧跟着出现脉冲包络信号的一个同向跳变边沿，电路就发出一个指明激光束向另一个方向扫过数据轨道的信号，以及当脉冲包络信号的跳变边沿不再随脉冲轨道跟踪误差信号的跳变边沿变化，电路便保持前一次发出的信号不变。
4.权利要求2或3的定向逻辑电路，其特征在于，脉冲轨道误差跟踪信号(TZ)，脉冲包络信号(HP)以及它们的反相信号(TZ和HP)都送入一个检测电路E，无论何时只要对储在记录媒介上的数据进行扫描的激光束扫过一条数据轨道，该检测电路E就发出一个计数脉冲。
5.权利要求4的定向逻辑电路，其特征在于，反相器(L1)的输出端和与门U1的第一输入端以及另一个与门U3的第一输入端相连，反相器(L1)的输入端和与门(U2)的第一输入端以及另一个与门(U4)的第一输入端相连，脉冲包络信号(HP)接至反相器(I1)的输入端，另一个反相器(I2)的输出端和第二，第三与门(U2和U3)的第二输入端相连，第二反相器(I2)的输入端和第一、第四与门(U1和U4)的第二输入端相连，脉冲轨道跟踪误差信号(TZ)接至反相器(I2)的输入端，第一与门的输出端和RS触发器(F1)的置位输入端相连，该触发器的复位输入端和第二与门的输出端相连，第三与门的输出端和另一个RS触发器(F2)的置位输入端相连，该触发器的复位输入端和第四与门的输出端相连，第一RS触发器的Q输出端和第五与门(U6)的第一输入端相连，并且经过延迟电路(V1)，再和D触发器(F3)的时钟输入端相连，D触发器(F3)的Q输出端和第六与门(U5)的第一输入端相连，第一RS触发器的Q输出端和D触发器(F3)的复位输入端以及另一个D触发器(F5)的数据输入端相连，D触发器F4的Q输出端和第五与门(U6)的第二输入端相连，第二RS触发器的Q输出端和第六与门的第二软入端相连，并且经过延迟电路(U2)，再和第二D触发器(F4)的时钟输入端相连，D触发器(F4)的复位输入端和第二RS触发器(F2)的Q输出端以及第一RS触发器的数据输入端相连，第六与门的输出端和第三RS触发器(F5)的置位输入端相连，RS触发器(F5)的复位输入端和第五与门的输出端相连，第七与门(U7)的第一输入端和第五RS触发器(F6)的Q输出端相连，第三RS触发器(F5)的Q输出端和第八与门(U8)的第一输入端相连，第七、第八与门(U7和U8)的第二输入端和检测电路(Z)相连，当激光束离开一条数据轨道时，该检测电路发出一个逻辑“1”信号，当激光束向一个方向扫过一条数据轨道时，第七与门发出一个计数脉冲，而当激光束向另一个方向扫过一条数据轨道时，第八与门发出一个计数脉冲。
6.权利要求5的定向逻辑电路，其特征在于，脉冲包络信号(HP)接至单稳态触发器M1的输入端，该触发器由下降沿触发，脉冲轨道跟踪误差信号(TZ)接至另一个单稳态触发器(M2)以及第一或门(01)的第一输入端，该触发器也由下降沿触发，脉冲轨道跟踪误差信号的反相信号TZ接至第三单稳态触发器(M3)以及第二或门(02)的第一输入端，该触发器由上升沿触发，第一单稳态触发器的输出端和第九与门(U9)的第一输入端相连，它的第二输入端和第十与门(U10)的输出端相连，第二和第三单稳态触发器(M2和M3)的输出端分别和第三或门(03)的输入端相连，第一和第二或门的输出端分别和第十与门的输入端相连，第九与门的输出端和RS触发器(F6)的置位输入端相连，第三或门的输出端和RS触发器(F6)的复位输入端相连，RS触发器(F6)的Q输出端和定向逻辑电路中的第七与门和第八与门的第二输入端相连，第八与门的输出端和第二或门的第二输入端相连，第七与门的输出端和第一或门的第二输入端相连。
全文摘要
对激光唱机中存储在记录媒介上的数据轨道进行扫描的传感器，其移动方向由于震动的结果不管是合适的还是不合适，都由一个定向逻辑电路确定。该电路仅对第一(HP)和第二(TE)误差信号间的相位进行处理，以便一旦传感器穿越指示信号或数据轨道的速度低于规定的阈值时，确定传感器移动的方向。该电路检测激光唱机、激光视盘机、可写入或光盘机以及磁光装置中传感器移动的方向。
文档编号G11B7/085GK1050614SQ9010799
公开日1991年4月10日 申请日期1990年9月26日 优先权日1989年9月30日
发明者古特尔·格莱姆, 弗雷德里克·弗尔德纳尔, 贝尔恩德·雷克拉 申请人:德国索姆森-布兰特有限公司