CN111105457A - 一种光盘光头位置的精确检测及控制方法及光盘和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光盘光头位置的精确检测及控制方法，属于光全息存储技术领域。本发明利用球面参考光束移位复用技术具有的窄移位选择性，在存储介质中设有一个包括x方向位置控制单元和y方向位置控制单元的与数据区域相分离的控制区域。与数据区域一样，将特殊图案的全息图记录在控制区域中，在读取数据时先将控制区域内的信息读取出来，根据由控制区域内全息图所读取的信息，光头相对于数据区域内全息图的位置便可以分别在x方向和y方向被检测出来，从而将参考光控制到该地址所示的正确位置上。

Description

一种光盘光头位置的精确检测及控制方法及光盘和装置
技术领域
本发明涉及光全息存储技术领域，具体涉及一种参考光束移位复用全息存储系统中光盘光头的位置获取及精确控制方法。
背景技术
球面参考光束移位复用技术具有较窄的移位选择性，可以缩小相邻全息图之间的移位间距，提高记录数据密度。图1展示了球面参考光束移位复用方法的一般移位选择性，水平轴表示参考光读出位置相对于记录全息图的偏离距离，垂直轴表示全息图再现光中所读出信号的归一化强度，x表示沿光道方向，y则表示与光道垂直的方向。这里，窄移位选择性也意味着如果需要读取足够强的信号光，则要求参考光束的位置公差非常小。因此，为了稳定地读出数据，有必要精确地控制参考光相对于记录全息图的位置。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种光盘光头位置的精确检测及控制方法，用于解决读取光盘数据时精确地控制参考光相对于记录全息图的位置问题。
本发明利用球面参考光束移位复用技术具有的移位选择性，在存储介质中设有一个包括x方向位置控制单元和y方向位置控制单元的与数据区域相分离的控制区域。与数据区域一样，将特殊图案的全息图记录在其中，在读取数据时先将控制区域内的信息读取出来，根据由控制区域内全息图所读取的图案，参考光相对于数据区域内全息图的位置误差可以分别在x方向和y方向被检测出来，从而将参考光控制到该地址所示的正确位置上。
本发明提出的光盘光头位置的精确检测及控制方法，包括以下各步骤：
(1)一束球面波参考光和一束携带信号的物光在存储介质中的记录位置形成全息图，用于记录信号信息；
(2)将存储介质上的一个扇区分为控制区域和数据区域，其中控制区域又包括x方向位置控制单元和y方向位置控制单元；
(3)将全息图在与光道垂直的方向上等距离错开，通过这些全息图的衍射光强差异来获得位置的偏差信号，并据此对光盘光头的位置进行控制，使该y方向位置控制区域的位置偏差信号变为0；
(5)将全息图在沿光道方向上以恒定间隔错开，通过这些全息图的衍射光强差异来获得位置的偏差信号；并据此对光盘光头的位置进行控制，使该x方向位置控制区域的位置偏差信号变为0。
具体来说，本发明涉及一种光盘读取位置的精确检测及控制方法，用于读取以光盘为存储介质所存储的数据，所述存储介质中存储的数据单元包括有位置控制单元，所述方法在读取目标数据单元时，先通过所述目标数据单元的位置控制单元所形成位置偏差信号检测读取位置是否准确，并根据所述位置偏差信号控制读取位置至准确位置上，再读取所述数据单元中的数据。光盘读取位置为参考光相在光盘上的照射位置，也叫光头位置。
所述位置控制单元为存储在所述存储介质中错开排列的多个全息图案，在所述准确位置上，对应的两个/组图案的光强差为0/预定数值，所述位置偏差信号为所述读取位置上对应的两个/组图案的光强差。
所述数据单元为扇区，每个扇区至少包括用于存储地址单元的地址区域、用于存储位置控制单元的控制区域和用于储存数据单元的数据区域。
所述光盘为全息存储介质，至少部分数据采用移位复用全息存储的方式存储，所述方法用于读取该部分数据，所述位置控制单元包括x方向位置控制单元和y方向位置控制单元，定义x方向为移位复用全息存储的移位方向，y方向垂直于x方向。
所述位置控制单元为存储在所述存储介质中错开排列的两个/组全息图案，在所述准确位置上，对应的两个/组图案的衍射光强差为0/预定数值，所述位置偏差信号为所述读取位置上对应的两个/组图案的衍射光强差。
y方向上的准确位置位于读取的光道上，在所述光道上，对应的两个/组图案的衍射光强差为0/预定数值，在所述方法中，当读取位置在毗邻光道的位置上时，通过比对两个/组全息图案的衍射光强差异来获得位置偏差信号，并据此对读取位置进行控制，使该y方向的位置偏差信号变为0/预定数值。
所述y方向的位置控制单元是：将所述多个全息图案分两组与光道等距离分布在光道两侧，每组包括若干等距离排列的全息图案。
所述两组全息图案沿平行于光道的方向上错开，错开的距离为数据区域内移位复用时所移动的距离d。
所述全息图案为圆形，两组全息图案相互交错，所述光道沿x方向且位于交错区域的对称中心上。
所述对读取位置进行控制是指控制所述读取位置沿垂直于光道的方向上下移动，直至位置偏差信号变为0/预定数值。
x方向上的准确位置为相距为间距等于移位复用距离d的点e和f，两点距离数据区域内起始点的距离都是d的整数倍，在分别与点e和点f相距Δx的位置处各记录一个/组全息图，则在点e和f位置对应的两个/组图案的衍射光强差为0/预定数值，在所述方法中，当读取位置在毗邻点e时，读取该位置的全息图案的衍射光强，沿光轴朝点f方向移动距离d，读取新位置的全息图案的衍射光强，通过比对两个/组全息图案的衍射光强差异来获得位置偏差信号，并据此对读取位置进行控制，使该x方向的位置偏差信号变为0/预定数值。
所述x方向的位置控制单元是：将所述多个全息图案分两组沿光道交替等距排列，每组包括若干等距离排列的全息图案。
所述全息图案为圆形，对应点e和f的两个圆形全息图案的圆心距离小于d。
在本专利方法中，先进行y方向的检测及控制，再进行x方向检测及控制。
适用于上述方法的光盘或存储介质，所述存储介质中存储的数据单元包括有位置控制单元。
所述位置控制单元为存储在所述存储介质中错开排列的多个图案，在对准读取数据单元的准确位置上，对应的两个/组图案的光强差为0/预定数值。
所述数据单元为扇区，每个扇区至少包括用于存储地址单元的地址区域、用于存储位置控制单元的控制区域和用于储存数据单元的数据区域。
所述光盘为全息存储介质，至少部分数据采用移位复用全息存储的方式存储，所述位置控制单元包括x方向位置控制单元和y方向位置控制单元，定义x方向为移位复用全息存储的移位方向，y方向垂直于x方向。
所述位置控制单元为存储在所述存储介质中错开排列的两个/组全息图案，在所述准确位置上，对应的两个/组图案的衍射光强差为0/预定数值。
y方向上的准确位置位于数据单元读取的光道上，在所述光道上，对应的两个/组图案的衍射光强差为0/预定数值。
所述y方向的位置控制单元是：将所述多个全息图案分两组与光道等距离分布在光道两侧，每组包括若干等距离排列的全息图案。
所述两组全息图案沿平行于光道的方向上错开，错开的距离为数据区域内移位复用时所移动的距离d。
所述全息图案为圆形，两组全息图案相互交错，所述光道沿x方向且位于交错区域的对称中心上。
x方向上的准确位置为两个相距为移位复用时所移动的距离d的两个点e和f，两个点距离数据区域内起始点的距离都为整数倍d，在点e和f位置对应的两个/组图案的衍射光强差为0/预定数值。
所述x方向的位置控制单元是：将所述多个全息图案分两组沿光道交替等距排列，每组包括若干等距离排列的全息图案。
所述全息图案为圆形，对应点e和f的两个圆形全息图案的圆心距离≠d。
对应点e和f的两个圆形全息图案的圆心距离小于d。
一种适用于上述方法及光盘的光盘读取位置的精确检测及控制装置，包括：
读取光盘数据的光学系统，
支撑光盘进行平移的平移台，
还包括比较器，用于比较光学系统从光盘上读取的两个/组位置偏差信号的差值，并根据该差值驱动平移台支撑光盘平移，直至所述差值符合要求。
所述光学系统为全息存储读取系统的参考光系统，所述比较器比较的位置偏差信号为同一位置上不同图案的衍射光强，和/或，相距为全息存储移位复用时所移动的距离的两个图案的衍射光强。
所述平移台包括x方向平移机构和y方向平移机构，所述x方向平移机构用于控制平移台支撑光盘沿光盘移位复用移动的方向平移，所述y方向平移机构用于控制平移台支撑光盘沿垂直于x方向平移。
所述x方向平移机构还包括步进平移机构，所述步进平移机构控制平移台支撑光盘沿x方向以全息存储移位复用时所移动的距离为步进距离进行平移。
所述平移台还包括初步定位机构，所述初步定位机构用于控制平移台支撑光盘移动，控制光盘的任一扇区的控制区域对准光学系统的光头位置。
所述初步定位机构包括平移和/或转动和/或翻转定位机构。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：解决读取光盘数据时精确地控制参考光相对于记录全息图的位置问题，实现光头的照射位置与全息图的光道能够准确对准，并且在读取的过程中能够实现实时的动态调整，减小机器带来的误差。
附图说明
图1为读取全息图的移位选择性曲线。
图2为记录介质上1个扇区的数据分配方式示意图。
图3为y方向上光头位置偏差检测原理图。
图4为y方向光头位置控制框图。
图5为x方向上光头位置偏差检测原理图。
图6为x方向光头位置控制框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
产品实施例
为了对光头进行控制，存储介质中设有一个与数据区域相分离的控制区域如图2所示，图2显示了存储介质上一个扇区的数据分配示例，其中控制区域分为x方向位置控制单元和y方向位置控制单元。与数据区域一样，将特殊图案的全息图记录在其中。它们可以与数据同时记录，也可以在数据记录之前进行格式化。在读取数据时先将控制区域内的信息读取出来，根据由控制区域内全息图所读取的图案，参考光相对于数据区域内全息图的位置误差可以分别在x方向和y方向被检测出来，从而将参考光控制到该地址所示的正确位置上。
如上所述的光盘或存储介质，每个扇区的包括用于存储地址单元的地址区域、用于存储位置控制单元的控制区域和用于储存数据单元的数据区域。所述位置控制单元包括x方向位置控制单元和y方向位置控制单元，定义x方向为移位复用全息存储的移位方向，y方向垂直于x方向。
y方向上的准确位置位于数据单元读取的光道上，如图3所示，所述全息图案为圆形，两组全息图案相互交错，所述光道沿x方向且位于交错区域的对称中心上。如图所示，在所述光道上，将所述多个全息图案分两组与光道等距离分布在光道上下两侧，左右错开的距离为数据区域内移位复用时所移动的距离d，图中所示“x方向距离”。当参考光位于光道上沿光道移动时，两组图案的衍射光强差为0。
x方向上的准确位置为两个相距为移位复用时所移动的距离d的两个点e和f，如图5中全息图4和5的圆心位置外侧实线对应的位置，中的一个点，如全息图4的圆心左侧位置，该位置距离数据区域内起始点的距离为整数倍d，全息图4和5的圆心位置左右两侧的两个点e和f，参考光在这两个位置的衍射光强差为0。
方法实施例
首先，在y方向控制单元的位置偏离检测原理如图3所示。全息图中心与光道1的垂直距离为Δy，各全息图在x方向的距离为Δx。从节省空间的角度出发，根据y方向的移位选择性来确定Δy的合适范围，而Δx则设置为与数据区域内移位复用时所移动的距离相同的值。使用与读取数据相同的方式读出控制区域内的信号，并且将向上移位的全息图2和向下移位的全息图3的读出信号分别用A和B表示。当参考光束在靠近全息图2的线1上移动时，可以得到A>B；当参考光束在靠近全息图3的线2上移动时，可以得到A<B；当参考光在与全息图2、全息图3等距的线0上移动时，得到A＝B。因此，可以通过计算A-B来获得y方向上的位置偏差信号，并控制y方向上的参考光束位置，使得该位置偏差为0。
接下来，在x方向控制单元的位置偏离检测原理如图5所示，参考光位置即光头位置由向上箭头表示。记录/读取过程中，存储介质在x方向上不断的重复着平移和停止，并在停止的位置进行全息图的记录/读取，于是参考光的位置和停止下来记录全息图的位置在x方向上的差异将导致信号误差的产生。在x方向位置控制单元中，导轨上全息图的设定间隔与数据单元中全息图的间隔一样，Δx则表示控制单元中实际记录全息图的位置与预设位置的偏离，并通过x轴方向上的移位选择性来确定Δx的合适大小。使用与读出数据区域内全息图相同的方式读出信号，并且将向右移位的全息图4和向左移位的全息图5的读出信号用C和D表示。当参考光束位于位置1时，可分别以得到C>D；当参考光束位于位置2时，得到C<D；当参考光束位置在位置0上时，得到C＝D。因此，可以通过计算C-D获得x方向上的位置偏差信号，并控制x方向上的参考光束位置，使该位置偏差为0。
在本专利方法中，先进行y方向的检测及控制，再进行x方向检测及控制。
装置实施例
图4显示了参考光束y方向上位置控制的流程图。通过光学系统中的参考光对存储介质中x方向位置控制单元的A和B信号进行检测读取，利用读取到的信号来计算A-B的值以获得参考光的位置偏差信号。比较器用来评估位置偏差信号与其目标值0之间的差，然后指导固定有存储介质的y方向平移台进行平移，使得位置误差信号变为0。这是在y方向位置控制单元内完成的反馈控制，然后由y方向位置控制单元获得的y方向平移台的位置用于读取数据区域中的全息图。
图6显示了参考光束x方向上位置控制的流程图。通过光学系统中的参考光对存储介质中x方向位置控制单元的C和D信号进行检测读取，利用读取到的信号来计算C-D的值以获得参考光的位置偏差信号。比较器用来评估位置偏差信号与其目标值0之间的差，然后指导固定存储介质的x方向平移台进行平移，使得位置误差信号变为0。这是在x方向位置控制单元内完成的反馈控制，然后由x方向位置控制单元获得的x方向平移台的位置用于读取数据区域中的全息图。
基于上述工作原理，本专利用于实现一种光盘光头位置的光盘读取位置的精确检测及控制装置，包括：读取光盘数据的光学系统，支撑光盘进行平移的平移台，还包括如图4和6中所示还包括比较器，用于比较光学系统从光盘上读取的两组位置偏差信号的差值，并根据该差值驱动平移台支撑光盘平移，直至所述差值符合要求。
所述光学系统为全息存储读取系统的参考光系统，在y方向上，所述比较器比较的位置偏差信号为光轴上下两组图案2和3的衍射光强，在x方向上，所述比较器比较的位置偏差信号为沿光轴相距为全息存储移位复用时所移动的距离的两个位置e和f对应的两组图案4和5的衍射光强。
为了实现光头在读取相应扇区的位置上初步定为，所述平移台还包括初步定位机构，所述初步定位机构用于控制平移台支撑光盘移动，控制光盘的任一扇区的控制区域对准光学系统的光头位置。
针对不同的存储方法存储的光盘，所述初步定位机构包括平移和/或转动和/或翻转定位机构，适用于圆形的光盘或者矩形的存储卡，包括单面存储或双面存储方式，还适用于移位复用、角度复用、角度-移位复用、叠加复用及交叉复用等多种复用存储方式的存储介质。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光盘光头位置的精确检测及控制方法，其特征在于，应用球面波作为参考光进行交叉移位复用全息存储，利用存储介质中位置控制单元里交错排布的全息图获得位置偏差信号来进行光头位置的精确检测及控制。
2.根据权利要求1所述的光盘光头位置的精确检测及控制方法，其特征在于，存储介质上的一个扇区被分为控制区域和数据区域，其中，控制区域包含了x方向位置控制单元和y方向位置控制单元。
3.根据权利要求2所述的光盘光头位置的精确检测及控制方法，将全息图在与光道垂直的方向上等距离错开，通过这些全息图的衍射光强差异来获得位置的偏差信号，并据此对光盘光头的位置进行控制，使该y方向位置控制区域的位置偏差信号变为0。
4.根据权利要求2所述的光盘光头位置精确检测及控制方法，将全息图在沿光道方向上以恒定间隔错开，通过这些全息图的衍射光强差异来获得位置的偏差信号；并据此对光盘光头的位置进行控制，使该x方向位置控制区域的位置偏差信号变为0。
5.一种光盘读取位置的精确检测及控制方法，用于读取以光盘为存储介质中存储的数据，其特征在于，所述存储介质中存储的数据单元包括有位置控制单元，所述方法在读取目标数据单元时，先通过所述目标数据单元的位置控制单元所形成位置偏差信号检测读取位置是否准确，并根据所述位置偏差信号控制读取位置至准确位置上，再读取所述数据单元中的数据。
6.根据权利要求5所述的光盘读取位置的精确检测及控制方法，其特征在于，所述位置控制单元为存储在所述存储介质中错开排列的多个图案，在所述准确位置上，对应的两个/组图案的光强差为0/预定数值，所述位置偏差信号为所述光头读取位置上对应的两个/组图案的光强差。
7.一种光盘，其特征在于，所述光盘中存储的数据单元包括有位置控制单元。
8.根据权利要求7所述的光盘，其特征在于，所述位置控制单元为存储在所述光盘中错开排列的多个图案，在对准读取数据单元的准确位置上，对应的两个/组图案的光强差为0/预定数值。
9.一种光盘读取位置的精确检测及控制装置，包括：
读取光盘数据的光学系统，
存储有位置控制单元的光盘，
支撑光盘进行平移的平移台，
其特征在于，还包括比较器，用于比较光学系统从光盘上读取的两个/组位置偏差信号的差值，并根据该差值驱动平移台支撑光盘平移，直至所述差值符合要求。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述光学系统为全息存储读取系统的参考光系统，所述比较器比较的位置偏差信号为同一位置上不同图案的衍射光强，和/或，相距为全息存储移位复用时所移动的距离的两个图案的衍射光强。
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