专利名称：光学存储器中污染程度的检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学存储器，特别涉及检测光学存储器中污染程度并在污染相对于基准值超出一个预定值时发出信号的方法和装置。
从可重写的磁—光(MO)盘和一次性写入(WORM)盘之类的光学载体上读出/写入的数据存储记录装置采用一种光源通过光学元件把光束紧焦到载体表面，该表面反射的光经过另外的光学元件再返回来射到一个检测器上，该检测器产生重现该载体表面上所记录的数据的电信号。反射光还经由光学元件射到另一个检测器(通常是一个示差检测器)上，该检测器产生用来与两个伺服系统一起使光束持续紧焦在载体表面并使该光束探寻且跟踪所要求的数据轨迹的电信号。
因为完全密封光学驱动器或把光学元件完全与外界环境隔离开还是不可能的，所以灰尘、纤维屑、烟尘和其他空气中悬浮的污物都可能渗透到驱动器中并沉落到光学元件上。驱动器单元中的冷风扇则加速了这种污染。光学元件上一旦积聚了污染，到达记录盘以及到达检测器的光强度就会减弱，从而减小了读出信号电平，对读出、写入、寻迹和跟踪性能都带来不利的影响，还会导致驱动器过早的损坏。
形状和尺寸类似于实际光盘盒的清洗盒可以用来清洗驱动器中的某些光学元件。然而，迄今为止清洗工作或是定期进行或是驱动器发生故障时进行，但没有一种程序安排令人完全满意。取决于启动操作人的定期清洗是不方便的，而且很容易误期或被忘记。在自动化存储和检索数据库外围设备中发生的定期清洗可能会在不适当的时间被启动，并可能以其他方式消耗重要的数据库资源。一直等到驱动器发生故障之后再插入清洗盒会增加数据丢失的危险，而且能造成存储系统不希望的停机。
鉴于上述的情况，本发明的一个目的是检测光学驱动器中污染程度，并在污染程度过高时产生一个可以报告给主人的信号。
本发明的另一个目的是通过监视现有信号的相对变化来检测污染程度。
本发明是这样来实现这些和另外一些目的的，即监测光学驱动器的跟踪误差信号增益；把该增益与基准增益相比较；如果实现增益相对于基准增益超过一个预定水准就产生一个告警信号。
从下面结合附图对本发明的优选实施例更加详细的描述可以更清楚本发明前述的和其他的特点和优点。
图1是体现本发明的光盘记录器的方框图；图2是装入到自动化存储和检索外围设备的图1的光盘记录器的方框图；图3的曲线“A”和“B”分别是表示没有驱动器清洗和有驱动器清洗情况下，光盘记录器中的污染程度对TES增益的曲线图。
图4是本发明的程序流程图。
图1中表示一个适宜采用本发明的一个光学记录器12，虽然如下的描述专门参照磁—光(MO)记录装置，但本发明同样适用于包括一次性写入(WORM)的其他记录方法。MO盘130可转动地安装在由马达132驱动的转轴131上，光传感头承载座134装在记录器12的机架135上并且可以沿径向横越盘130移动。承载座134的径向运动可以出入到多个同心轨迹或螺旋轨迹的任一条轨迹，以便从盘130上读取数据和把数据记录在盘130上。安装在机架135上的线性致动器136沿径向移动承载座134，使之能出入轨迹。记录器12通过电缆或总线116和202经过控制器11和一个或多个主处理器137连接。这种主处理器137可以是控制单元、个人计算机、大型系统计算机、通讯系统、图像信号处理器等等。连接电路138在光学记录器12和控制器11之间提供逻辑连接和电气连接。
光学记录器12可以装到自动化存储和检索系统200中，如图2所示。系统200包括一个或多个包含记录器12的光学记录器202、排列在储盘箱206中的多张光盘204和存取器208。驱动器202和存取器208用控制器11连接起来，控制器11支配存取器208在储盘箱206与一个光学记录器202之间传送所需要的光盘。
微处理器140控制记录器12的运行，控制数据、状态数据、指令等在连接电路138和微处理器140之间经由双向数据总线143进行交换。包括在微处理器140中的是一个存储程序或微码存储只读存储器(ROM)141和一个存储数据和控制信号的随机存取存储器(RAM)142。
记录器12的光学元件包括一个用于紧焦和径向跟踪运动的安装在承载座134上的具有精细致动器146的物镜或紧焦透镜145，精细致动器146包括一个移动机构，用来为紧焦而把物镜145移向光盘130或使其远离光盘130，该机构还使物镜145沿平行于承载座134的移动而径向运动，当在小范围的轨迹内(如100条轨迹范围)变换轨迹时，就要进行这种径向运动，这样，每次进出毗邻当时被存取的轨迹的轨迹时，就无需促动承载座134。147代表物镜145和光盘130之间的两路光路。
按照MO记录方式，磁铁148(可以是电磁铁，也可以是永磁铁)提供一个弱的转向磁场或偏置磁场，以便把剩磁化指向由来自物镜145的激光在盘130上照射的小光点的方向。激光光点把记录盘130上的被照点加热到高于磁光层(未示出，如Chaudhari等人的美国专利US3,949,387教导的那样，可以是稀土金属和迁移金属的合金)的居里点的温度。一旦被照射点冷却到居里点温度以下，这种加热就能使磁铁148把剩磁化都指向要求的磁化方向。磁铁148表示为“写入”方向的取向，即通常记录在盘130上的二进制的1是“北极剩磁化”。为擦除盘130，就要把磁铁148转动得使南极靠近盘130。控制器149控制磁铁148的写入和擦除方向，该控制器149可操作地耦联到可转动磁铁148，如虚线150表示的那样。微处理器140经连线151把控制信号提供给控制单元149以便影响转向磁场的翻转。
必须控制沿光路147的光束的径向位置以使能可靠地跟踪轨迹或环迹，并且能迅速且精确地出入轨迹或环迹。紧焦和跟踪电路154控制粗调致动器146和精细致动器146。由聚焦和跟踪电路154及微处理器140经连线155和159加到致动器136的控制信号精确地控制由致动器136对承载座134的定位。另外，由聚焦和跟踪电路154对精细致动器146的控制是通过由连线157和158传输到精细致动器146的控制信号来进行的，分别用来进行聚焦、轨迹跟踪及寻迹。检测器156检测精细致动器146相对于承载座134的位置，以便产生相对位置误差(RPE)信号119，该信号送到紧焦和跟踪电路154，连线157把聚焦误差信号从电路154送到精细致动器146中的聚焦机构。
紧焦和跟踪位置检测是通过分析光路147上从光盘130反射的激光来实现的，反射激光通过物镜145、再通过半反射镜160，由另一个半反射镜161反射到“象限检测器”162。象限检测器162有四个光电二极管，它们分别把统一注为163的四条连线上的信号送到聚焦和跟踪电路154。把检测器162的一个轴对准数据轨迹中心线，就能进行轨迹跟踪，紧焦和跟踪电路154分析连接线163上的信号，以便控制聚焦和跟踪，并且产生多种信号，其中包括跟踪误差信号(TES)、显示轨迹交错的信号、相对位置误差信号(RPE)和聚焦误差信号(FES)。这些信号被传送到微处理器140，相应地该微处理器140产生控制信号送到各控制环路以便保持所要求的跟踪、聚焦、激光功率和其他驱动参数。另外，微处理器140通过连接电路138把包括TES增益值在内的驱动器校准信号发送到主处理器137。TES增益值是为保证峰—峰TES基本恒定而用来表示不调整的TES的增益量。
现在来描述如何把数据记录或写在盘130上，假定磁铁148转到记录数据所要求的位置，微处理器140通过连线165把控制信号送到激光器控制单元166以便指示进行记录。这意味着控制单元166激励激光器167发射记录用的高强度激光束；与此不同，为进行数据读取，激光器167则以降低了的强度发射激光束以防止把盘130上的激光照射点加热到居里点以上。控制单元166经连线168把它的控制信号加到激光器167上，并经连线1 69接收指示发射的光强度的反馈信号，控制单元166调整光强度到要求的量值。激光器167(如砷化镓之类的半导体激光器)可以由数据信号来调制，这样，被发射的光束就重现由强度调制所记录的数据，为此，数据电路175通过连线178把数据指示信号送到激光器控制单元166以便进行这种调制。调制过的光束通过极化器170(将光束进行线性极化)，然后再通过准直透镜171。经准直的光速172通过圆形化光学元件173使激光束从椭圆形变为圆形轮廓，然后光束射到半反射镜160并经物镜145向盘130反射。相应于收到的来自主处理器173的记录指令。微处理器140通过连线176提供适当的控制信号以便由数据电路为记录作准备。一旦数据电路175准备妥当，数据就经过连接电路138和控制单元11在主处理器137和数据电路175之间被传送。数据电路175还包括及格式信号、误差检测和校正等的辅助电路(未示出)。在读取或重放期间，数据电路175把校正数据信号经数据总线177加到主处理器137之前要把辅助信号从重放信号中除掉。
为传送到主处理器137而从盘130上读取或重放数据需要对来自盘130的激光束进行光、电处理，这部分反射光(具有从用克尔效应记录的盘130旋转的极化器170得到的线性极化)沿双路光通路147传播，然后通过透镜145和半反射镜160、161到达传感头臂133光学器件的数据检测部分179。光学元件173是一个处理反射光束极化状态的极化附属元件，如果反射光束没有克尔旋转，光学元件173就在两个正交极化状态之间均衡光束强度。然后反射光束传播到极化光束分光器180中，该分光器把光束分成为具有两个极化状态相对强度的两束光。透镜181和183分别把两束聚焦在两个光检测器182和184上。差分放大器185检测两个光检测器送来的信号之间的差值，如果盘130上被存取的光点的残留极化是“北极”或显示二进制的1，那么反射光来的极化就被旋转，然后由光学元件137处理这个“北极”旋转的反射光束，射入光束的旋转导致第1极化状态下的光束强度增强，而第2极化状态下的光束强度减弱。落在光检测器182上的光强度增强，落在另一个光检测器184上的光强度则变弱。“南极”旋转反射光束的效果相反，第1极化状态下的强度和落在光检测器182上的光束强度减弱，而第2极化状态下和落在光检测器184上的光束强度增强。放大器185把落在光检测器182和184上的光强度之间的差值放大后产生一个反映反射光极化旋转的信号，放大器185把产生的差值或数据重现信号送到数据电路175进行检测，被检测的信号不仅包括被记录的数据，而且还包括全部的所谓附属信号等。此处所用的“数据”一词包括任何和全部载有信息的信号，最好是数字型或离散值型的信号。
转轴131的旋转位置和转速用合适的转速表或辐射体传感器190来检测，传感器190可以是任何检测系统，如对地电容效应系统上的检测器或者检测转轴131的转速轮(未示出)的暗点光点的光检测型的传感器等等。传感器190把数字“转速”信号送到RPS电路191检测转轴131的旋转位置，并把载有旋转信息的信号送到微处理器140。微处理器140把这种旋转信号用来控制进出盘130上的数据存储扇区，这种技术正如磁性数据存储盘中广泛采用的技术。另外，传感器190的信号还被传送到转轴速度控制电路193，用以控制马达132以恒定的转速使转轴131旋转。众所周知，控制电路193可以包括一个用来控制马达132速度的晶体控制振荡器。微处理器140以普通方式经由连线194把控制信号送到控制电路193。
为了更好地控制装、卸操作，用连线204直接把微处理器140与控制器11相互连接，而不用连接电路138。
尘埃、纤维屑、烟尘和其他空气中悬浮的普通污染物都可能渗透到记录器12中并沉降到光学元件暴露的表面上，物镜145特别容易遭受这种污染，这种污染一旦产生在光学元件上，达到记录盘130上和到达检测器162及184上的光强度就减弱，从而降低了重放信号电平，严重影响读、写、寻迹和跟踪性能，并会导致驱动器过早地损坏。
而且，如图3中标记为“A”的曲线所示，由于驱动器中的污染是随时间(由任意单位的水平轴表示的)而累积的，所以为了保持TES的峰一峰值为恒定的水准，就要增大TES增益(以相对于基准值100为任意单位的垂直轴所示)。然而，如果TES增益增加的超过基准值20％或25％的话，就显示驱动污染过大，而且驱动器很可能会出现故障。
作为污染程度的监测内容对其他信号也都进行了测试，如激光器功率电流、相对位置偏离误差值、激光器写入功率、聚焦偏离误差信号和跟踪偏离误差。这些信号对于由正常老化而引起的盘反射的变化可能是很敏感的。与此相反，业已发现由于污染程度的增大，TES增益增大很多，而且基本呈线性增长。而且TES增益受检测器162的元件上的衍射序数衬差的影响，但不受落在检测器162上的光的总通量的影响。因此，TES增益对于载体表面反射率的变化(如由于老化可能产生的变化)是相对较敏感的。总之，TES增益已适用于驱动器12和主处理器137之间的一条线路上。所以，TES增益可以简单而可靠地用作驱支动器内的污染程度的指标而无需附加的检测器或电路。
本发明监测TES增益并把它与基准值相比较。如图3中标注“B”的曲线所示，当TES增益相对于基准值达到一个预定量时，就显示要清涤驱动器中的光学元件(由曲线“B”随TES增益减小形成的三个峰值表示)。因为不是驱动器中所有的光学表面都可以进出清洗，所以TES增益并不减回到基准值。因此，不能进出的表面上的污染最终能达到引起驱动器产生故障的程度，但是毕竟由于增益启动清洗的过程会使驱动器的寿命得以延长。
参照附图4的流程图来说明本发明的程序，该程序适用于数据库外围设备以及单独的光学驱动器。把光盘装入驱动器(步骤400)并确定该光盘是未记录用户数据的新盘还是事先已记录用户数据的旧盘(步骤402)；如果是新盘，则执行轨迹搜寻(步骤404)以获取TES增益基准值(步骤406)；然后，把基准TES增益存入存储器中(步骤408)，该存储器最好是光盘本身，但也可以用任何一种其他的非易失存储器代替，其中包括非易失RAM、专用光盘(数据库外围设备中)或者磁盘；一旦存入基准TES增益，驱动器就进行所要求的读出或写入(步骤410)。
如果是一张旧盘(步骤402)，就从存储器中获取事先存入的基准TES增益(步骤412)，并进行读或写(步骤410)。
读或写期间(步骤410)，驱动器微处理器140(图1)测量TES增益(步骤414)并经由连接电路138把TES增益传送到主处理器137。然后，进行比较(步骤416)确定测得的TES增益是否已经增大得高于相对基准增益的特定量，例如已经发现，在测得的TES增益超过基准增益的大约125％时，如果驱动器要发生故障，那么大约110％的激励水准就在过于频繁清洗的不便与次数要求(如果激励水准设定得过于接近基准值时)和由于太频繁的清洗可能造成驱动器寿命减少(如果激励水准被设定得过于接近故障水准时)之间提供一个令人满意的权衡。
如果测得的TES增益超过激励水准，就产生告警信号(步骤418)并要求清洗驱动器。把当时安装的盘卸下来并把清洗盒装在它的位置上(步骤420)，然后清洗可出入到清洗盒的那些光学表面(步骤422)；如果测得的TES增益仍然小于激励水准，那么继续进行读或写(步骤424)直到卸下该盘为止(步骤426)。
卸下清洗盒或光盘(步骤428)之后，可以装入其他盘，这时程序返回到起始程序(步骤400)或者程序可以结束。
虽然以上参照优选实施例详细描述了本发明，但可以理解本领域的普通技术人员可以在不背离本发明宗旨和范围的情况下做出各种变形和细节的变化。
权利要求
1.一种光盘驱动器，包括驱使光盘旋转的驱动马达，该光盘安装在驱动马达上并具有多条数据轨迹；用以射出光束的光源；具有用来把光束聚焦在光盘表面上的光学元件的光学传感头；和用来使所述光学传感头沿径向穿越光盘表面的致动器；其特征在于还包括用来接收从光盘表面反射出的第1部分光束并且用来产生重现记录在光盘上的信息的第1信号的第1处理装置；用来接收从光盘表面反射出的第2部分光束并且用来产生代表轨迹交错的第2信号的第2处理装置；确定第2信号增益值的装置；用来把被确定的第2信号增益值与存储的基准增益值相比较的装置；和如果被确定的增益值超过基准增益值的预定百分比时产生告警信号的装置。
2.根据权利要求1的光盘驱动器，其特征在于所述第2处理装置包括产生跟踪误差信号的装置。
3.根据权利要求2的光盘驱动器，其特征在于所述的产生装置包括接收第2部分反射光的光耦合象限检测器。
4.根据权利要求1的光盘驱动器，其特征在于包括一个连接主机装置和所述光盘驱动器的小型计算机系统接口；所述产生报警信号的装置包括通过小型计算机系统接口把跟踪误差信号增益发送到主机装置的装置。
5.根据权利要求1的光盘驱动器，其特征在于包括一个随告警信号的产生清洗至少所述光学检测头的一部分的装置。
6.一种在光记录装置中监测光学元件上污染集结的装置，包括产生表示光盘上轨迹交错的跟踪误差信号的装置；其特征在于包括将跟踪误差信号的增益值与预定值相比较的装置；和如果增益值超过预定值时产生告警信号的装置，该告警信号表示光记录装置中的光学元件上集结了过量的污染。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于产生跟踪误差信号的装置包括接收来自光源光束和从光盘表面反射来的光束的光耦合像限检测器。
8.根据权利要求6的装置，其特征在于包括随着告警信号的产生清洗所说光学元件至少一部分的装置。
9.根据权利要求6的装置，其特征在于包括用以容易多张光盘的多个可寻址储盘箱；用以在储盘箱和所述光学记录装置之间传送选定的一张光盘的存取器；和与主处理装置、所述光学记录器和所述存取器相连接的控制器，该控制器包括为每张光盘确定并存储跟踪误差信号增益的预定值的装置。
10.根据权利要求6的装置，其特征在于包括把光学记录装置与主机装置连接的接口，所述产生告警信号的装置包括通过所述接口把跟踪误差信号增益值发送到主机装置的装置。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于所述接口由一个小型计算机系统接口装置构成。
12.根据权利要求6的装置，其特征在于包括在首次把光盘装入光记录装置时测量光盘的跟踪误差信号的初始增益值的装置；和用来存储作为预定值的初始增益值的存储装置。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于所述的存储装置由光盘构成。
14.根据权利要求12的装置，其特征在于所述存储装置由非易失存储装置构成。
15.根据权利要求12的装置，其特征在于所述存储装置由磁盘构成。
16.一种监测光学记录装置中的光学元件上污染集结的方法，包括如下步骤在装入光学记录装置的光盘上开始寻迹；产生表示轨迹交错的跟踪误差信号；确定跟踪误差信号的增益值；将被确定的增益值与基准增益值相比较；和如果确定的增益值超过相对基准增益值的预定值，产生告警信号，该告警信号表示光学记录装置中的光学元件上集结了过量的污染物。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于在所说的起始步骤前包括下述步骤把未曾记录过的光盘装在光学记录装置；测量跟踪误差信号的初始增益；以及把初始增益作为基准增益值存入存储装置。
18.根据权利要求16的方法，其特征在于包括应答于告警信号为清洗光学元件把清洗装置装入光学记录装置的步骤。
19.根据权利要求16的方法，其特征在于所述的产生告警信号的步骤包括如果确定的增益值超过大约基准增益值的110％就产生告警信号。
20.根据权利要求16的方法，其特征在于包括通过小型计算机系统接口装置把跟踪误差信号发送到主机装置的步骤。
21.一种自动光学存储和检索系统，包括光盘驱动器；用以容纳多张光记录盘的多个可寻址储盘箱；用以在各储盘箱和所述驱动器之间传送选定的一张光记录盘的存取器；和与主机装置、所述驱动器及所述存取器连接的数据库控制器；所述驱动器具有用来驱使光盘旋转的驱动马达，该光盘装于马达上并具有多条数据轨迹；光学系统，它具有用以发射光束的光源、具有把光束聚焦在光盘表面上的光学元件的光传感头和检测来自盘表面的反射光的检测器；沿径向穿越盘表面传送所述光传感头的致动器；其特征在于所述的数据库控制器具有将测得的跟踪误差信号增益值与预定的基准增益值相比较的装置；和如果跟踪误差信号增益值超过基准增益值的预定的相对量时产生告警信号的装置。
22.根据权利要求21的系统，其特征在于包括在光盘未被记录时测量被选定的光盘的跟踪误差信号的基准增益值的装置和存储基准增益值的装置。
23.根据权利要求22的系统，其特征在于所述的存储装置由选定的光盘构成。
24.根据权利要求21的系统，其特征在于包括把所述的数据库控制器与所述光盘驱动器相连接的小型计算机系统接口装置。
25.根据权利要求21的系统，其特征在于包括储放在一个所述储盘箱中的清洁盒。
全文摘要
本发明提供一种用来检测光学存储装置中污染程度并在污染超过相对于基准值的预定量值时用来发出信号的装置和方法。监测光学驱动器的跟踪误差信号增益并把它与基准增益相比较，然后，当实际测得的增益超过相对于基准增益的预定水准时产生告警信号，随后可以把清洗装置装入存储装置和被清洗的光学元件。
文档编号G11B7/12GK1130285SQ9411577
公开日1996年9月4日 申请日期1994年8月23日 优先权日1993年9月23日
发明者普拉维恩·阿萨纳 申请人:国际商业机器公司