CN1126874A - 用于数据记录盘驱动器中的伺服写系统 - Google Patents

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Abstract

用在数据记录盘驱动器中的非入侵性伺服写系统。系统利用半导体激光器测量驱动装置位置并产生参考时钟信号。内部位置参考信号由附加到驱动臂和主轴轮毂上的反射衍射光栅提供。波前重构光学装置纠正光栅中的像差。光传感器检测光栅建立的衍射模式中的差异变化，消除对频率飘移的敏感性。解码电路把光传感器数据转换为驱动装置位置的测量数据。

Description

用于数据记录盘驱动器 中的伺服写系统
本发明一般涉及数据记录盘驱动器，尤其涉及数据存储盘上的记录道定位信息。
数据记录盘驱动器在计算机系统的大规模数据存储中是很有用的。把数据作为一系列的磁场变换存在磁记录表面上。这些磁场变换通常由称为磁记录磁头的磁传感器置于表面上。传感器把电能转换为某个磁场，并根据所记录到的信息来转变该磁场的极性。磁场使得在其被消除后，介质中仍然保持着磁化作用。数据作为二进制信息按照保留在介质中的极性反向(或变换)存储。与磁介质一起使用的传感器也可以作为检测器来检测被作为磁变换存储的数据。传感器感测源于被磁化介质的磁场。被感测的磁场又被转换为根据磁场的极性变化的一个电信号。然后再从该电信号中解码得出数据。当传感器把数据放在记录介质上时，就是说传感器已经写数据到介质。当传感检测先前被写在介质上的数据时，就是说传感器已经从介质中读出数据。一般来说，把数据存在磁介质上或从磁介质中检索数据的系统可以用单个传感器来读写数据，也可以用两个传感器，其中一个用来读数据，而另一个则用来写数据。
记录介质采用盘的形式，数据通常被记录在两个盘面上。可以用多个盘来增加盘驱动器的聚合存储容量。介质中的中心孔通常被称为中轴插孔。由此把记录介质通过主轴连到电机上，由主轴转动记录介质。借助盘转动时所产生的空气运动，使头能在记录介质的表面上飞行。飞行的高度必须大到足以最小化头和盘接触的可能性，这种接触对于数据的完整性是很不利的，但还必须小到足以使由写传感器所产生的磁场能在记录介质的表面上建立磁变换，并且介质中的磁场能被传感器感测。
让头接近记录表面，并通过由悬浮体连接到的驱动臂使之定位在所需的数据道上。驱动臂相对于介质表面径向地移动头从接近中轴插孔(内径(ID))到接近边缘(外径(OD))的位置。数据通常以顺序同心圆道的形式被写到ID和OD之间的介质表面上。道的宽度一般稍微大于写传感器的宽度。同心圆磁道又可以被再分成一个或多个扇区。
头必须准确地定位在所需的数据道上以便读或写数据。磁头定位通常是通过驱动被连接到驱动臂上的音圈电机(VCM)的驱动装置定位伺服控制器来实现的。驱动装置定位伺服控制器利用预先记录的头定位信息以及道和扇区标识信息来把头从一个道移动到另一个道，称为寻找所需的道，并且把头定位在所需道的中心和沿该道的适当扇区上。定位和标识信息被预先记录在一个或多个盘表面上，包括同时在径向和圆周方向变化的磁模式以便为驱动装置定位伺服控制器提供指示了相对于所需道和扇区的头的当前位置的反馈信息。
取决于盘驱动器的道定位结构，道定位信息可以被预先记录在多个表面盘驱动器的单个表面上，通常称为专用表面伺服，也可以被预先记录在每个盘表面上的多个径向楔形中，通常称为嵌入式扇区伺服。使用专用表面伺服的盘驱动器利用预先记录在伺服表面上的信息来定位驱动装置；数据头的位置被驱动装置以机械的方式随动到伺服磁头位置。使用嵌入式扇区伺服的盘驱动器利用预先记录在由数据头读取的特定的数据表面上的信息定位驱动装置。在某些盘驱动器中，采用了这两种结构的某种组合形式。对于具有较高道间距的盘驱动器来说，最好采用嵌入式扇区伺服结构，因为这种结构对于影响数据头定位精度的机械的和热的干扰的敏感性较低。
在用户数据可以被存在盘驱动器中或从盘驱动器中检索出来之前，数据头必须被精确地定位在所需的数据道和数据扇区上。驱动装置定位系统通过读取预先写入的定位和标识信息并用这些信息来更新驱动装置的位置来实现这一功能的。定位和标识信息以准确地按径向和圆周方向记录的、被准确地确定大小和被分隔开的磁变换(被称为伺服模式)的形式在盘表面上被编码。为了达到数据读写操作所要求的头定位精度，这些伺服模式必须在径向上按某种精度被写，使得被解码的径向位置能被确定在数据道宽度的某一小部分之中。
这些伺服模式在圆周方向上也必须按某种精度写入，使得伺服模式的道到道的相对圆周定位能保持适当小；在大多数的请求伺服编码方法中，这可能要求单个磁变换的道到道相对圆周定位被保持到圆周方向上的被记录变换空间的某一小部分。
在把盘装配进入盘驱动器之前，或者在利用被称为伺服写的处理过程把盘装配到盘驱动器中之后，这些被精确定位的伺服模式可以被记录在盘表面上。在任一种情况下，在伺服写期间所要求的径向定位精度通常是利用机械连接到驱动器的一个外部的、由激光干扰仪控制的旋转式或线性驱动装置来获取的。所要求的圆周定位精度和可重复性道对道是用被定位在盘表面上的时钟头来获取的。时钟头读出预先被写在盘表面上的道上的近似相等的被分隔的变换。通过利用窄频带的相位锁回路来处理信号，一般都能减少时钟头回读信号中的定时跳动。
一旦建立了适当的时钟道信息，伺服写的处理过程就包括在连续的径向位置上定位外部驱动臂以及在圆周方向上把适当的磁变换写在多个位置上。该处理过程对于振动非常敏感，因此，必须用一张大的、昂贵的花岗岩桌子来稳位驱动器。由于使用了大尺寸的机电系统来定位驱动装置，因此，该处理过程对环境温度的变化也十分敏感。为了最小化这种干扰，该过程通常是在温度被控制的房间里进行的。为了机械连接驱动装置并把另一个时钟头插入驱动器，该驱动器必须保持打开(或提供所需的开口)并且在处理期间不能密封，这就需要使用干净的室内环境。另外，在伺服写处理过程后进行的最后装配工序当盖上面板时可能会给驱动器的底板造成压力，引起主轴和驱动装置枢轴的倾斜并且在不同盘上的伺服模式之间造成失调。因此，鉴于所有的上述理由，伺服写处理过程不但成本高而且容易出错。
伺服写技术的最新发展已经解决了某些上述的问题。半导体激光器的旋转式编码器被用来产生定位参照信息。该旋转式编码器通过盘驱动器外面的暴露的枢轴连接驱动臂。旋转式编码器和枢轴之间所用的机械连接是为了保证连接的完整性。利用被粘贴到延伸出盘驱动器的主轴的暴露部位上的模式化盘来产生参照时钟。模式化盘具有亮的和暗的扇区，反射具有不同亮度的入射光。被检测到的亮度模式用来产生时钟信号。
虽然旋转式的编码器伺服写系统能消除对干净房间和花岗岩桌子的需求，但其本身也存在几个缺陷。首先，半导体激光器的旋转式编码器和驱动臂之间所要求的机械连接增加了盘驱动器的成本和伺服写处理过程的复杂性，并且限制了所能得到的精确度。其次，为了暴露主轴以产生参照时钟，需要一个双密封的轴承，这又增加了盘驱动器的成本。第三，由模式化盘所产生的参照时钟用在高密度的盘驱动器中不够精确。
因此，现有的技术还不能满足非侵袭性的、不要求和驱动装置或旋转盘主轴的机械连接、并且为在现代的高密度数据记录盘驱动器中的使用提供令人满意性能的伺服系统的需要。本发明正是为了满足这种需要。
根据本发明，提供了使用位于盘驱动器外部的半导体激光器和附加在盘驱动器内部的反射衍射光栅来提供准确的定位信号的伺服写系统。一个激光器发射出来的光束被导向通过面向附加在驱动臂上的光栅的光传导窗口，而第二个激光器发射的光束被导向通过面向附加在主轴上的光栅的光传导窗口。从光栅反射回来的衍射模式被导入检测光学镜片，把模式转换为电信号。驱动装置位置解码电子线路接收来自驱动装置光学镜片的信号，把它转换为驱动装置定位信号。写时钟检测电子线路接收来自主轴光学镜片的信号—时钟信号，把它转换为参照时钟信号。定位和参照时钟信号被用来确定驱动臂和磁盘组的定位。然后，电子线路接收这些信号并利用这些信号和盘面上记录的伺服信息来协调驱动臂的定位。
本发明的伺服写系统包括两个主要的子系统：驱动装置定位子系统和写时钟子系统。驱动装置定位子系统本身又包括半导体激光器和附加到驱动臂上的衍射光栅，以及补偿光路中变化的重构光学镜片和测量从格栅中反射出来的衍射模式中的相位差的检测光学系统。驱动装置定位子系统还包括驱动装置位置信号解码电路，该电路接收被测量的相位差并把相位差转换为表示驱动臂位置的信号。在最佳实施例中，驱动装置位置信号解码电路包括提供粗驱动装置位置信号的粗解码电路和产生细驱动装置位置信号的细解码电路。粗驱动装置位置信号和细驱动装置位置信号然后被拼接在一起以确定驱动臂的位置。
写时钟子系统包括第二个半导体激光器和附加在主轴上衍射光栅，以及补偿光路变化的重构光学镜片和测量光栅中反射出来的衍射模式中的相位差的检测光学系统。写时钟子系统还包括接收被测量相位差并把它们转换为参照时钟信号的写时钟检测电路。在最佳实施例中，写时钟检测电路包括原始时钟检测电路以及补偿相对于旋转的主轴中心的光栅中心误差的时序调节电路。在替换的实施例中，如果衍射光栅互相集中，写时钟子系统可能配置位于对边的两个半导体激光/检测光学镜片。使用混合电路来组合这两个参照时钟信号，产生补偿光栅中心误差的参照时钟信号。
通过使用位于盘驱动器外部的半导体激光器和检测和计算精确的定位信息的光学镜片和电路，本发明提供了一种伺服写系统，该系统为非侵袭性的、不要求对驱动装置或旋转磁主轴的机械连接，并且为在高密度盘驱动器中的使用提供定位的精确度。位于盘驱动器机壳内部的唯一的系统部分径向衍射光栅重量轻而且成本也不高；在制造过程中，密封盘驱动器之前先把它们附加上，在完成伺服写之后让其留在驱动器中。
图1a以示意图的形式说明本发明的伺服写系统的功能块。
图1b图示了根据本发明的收据记录盘驱动器中光栅的放置情况。
图2a以示意图的形式说明本发明的驱动装置定位子系统。
图2b说明用在驱动器定位子系统中的线性衍射光栅。
图2c说明用在驱动器定位子系统中的径向衍射光栅。
图3说明用于根据本发明的线性光栅的驱动装置位置传感器的截面视图。
图4说明用于本发明的径向光栅的驱动装置位置传感器的截面视图。
图5a图示了来自驱动装置位置传感器的光电检测器的输出模拟信号。
图5b图示了正交循环计数器输入。
图5c图示了驱动装置位置传感器所用的细定位信息。
图6以示意图的形式说明本发明伺服写系统的驱动装置位置解码电路。
图7a以示意图的形式说明本发明的参照写时钟子系统。
图7b说明用在写时钟子系统中的径向衍射光栅。
图8给出了用在本发明的径向光栅中的参照时钟传感器的截面视图。
图9以示意图的形式说明本发明的伺服写系统的写时钟检测电路。
图10以时序图的形式说明由正交的锯齿波发生器所产生的波形。
图11以示意图的形式说明使用两个光学时钟头和一个电子混和器的写时钟子系统的替换实施例。
图12给出了用在线性衍射光栅中的波前重构光学镜片的截面视图。
图13给出了用在径向衍射光栅中的波前重构光学镜片的截面图。
图14说明了用在本发明的波前重构光学镜片中的光束压缩器的截面图。
I.伺服写系统
图1a给出的示意图说明用在数据记录盘驱动器中根据本发明的伺服写系统。数据记录盘驱动器102包括机壳103、本身又包括一个或多个盘104的主轴架、主轴106和主轴电机108。盘驱动器102还包括主轴速度控制器110、读/写放大器144、光学透明窗口122和132(放在机壳103中并且分别位于衍射光栅120a和130之上)、以及本身又包括一个或多个磁记录磁头112、旋转驱动臂114(进一步包括任何所需的悬浮体组件)、驱动臂枢轴116(有时也称为“E块”或“E板”)和音圈电机118的驱动装置。
机壳103一般包围精密的盘驱动器部件，使之免受污染或其他的损坏。它一般包括一个底部和一个盖子部分，(没有表示出来)虽然在这一技术中能找到许多等同的配置。主轴电机108通常被实际地部分安装在底部上，因此和防样机壳103成为一个整体。注意：所有这些较小的变化都被认为由图1a所示的实施例和上述的情况以及本发明所包括。
图1b给出了盘驱动器102内部的顶视图，表示各部分(包括用在伺服写过程中的衍射光栅)的轮廓和定位。包括上述主轴架的一个或多个盘104、上述驱动装置的旋转驱动臂114、驱动臂枢轴116、音圈电机118、驱动装置保护档(crashstop)150和151、驱动装置衍射光栅120a和写时钟衍射光栅130。应该注意到：当这些光栅被附加到驱动装置和主轴架时，驱动装置定位子系统和写时钟子系统都不要求对驱动装置或主轴架的任何进一步的机械连接。只需用光学和电合的连接在驱动装置定位子系统和驱动装置之间、以及写时钟子系统和主轴架之间进行通讯。不同于现有的技术，在现有技术中，光学编码器被机械连接到主轴架和驱动装置上。还应该注意到：当驱动器光栅被附加到驱动装置时，同样可以被附加到驱动装置的任何附件上，例如小凸缘或其他的露头。而且，为了伺服写，任一个光栅或两个光栅都可以被临时附加，以后再被去掉。在某些例子中，这样做使得能在一个比如果它们将被永久留在驱动器中的情况下更宽的选择范围中选择光栅(由于尺寸、重量和成本的限制)。
再回到图1a，伺服写系统包括驱动装置定位子系统、写时钟子系统、伺服写控制器140和写模式生成器142，各部分相互协调，在一个或多个盘表面上按特定的模式准确地写入被定位(同时在径向和圆周方向上)的磁变换，以便准确地编码伺服定位信息。驱动装置定位子系统包括光驱动装置位置传感器124、衍射光栅120a、光窗口122、驱动装置位置传感器信号解码系统126、驱动装置位置控制器128、驱动装置VCM118和驱动臂114，这些部件准确地定位径向地位于将被伺服写的其对应盘面104上方的一个或多个记录磁头112。写时钟子系统包括光学时钟传感器134、衍射光栅130、光窗口132和写时钟信号处理电路136，产生被“相位锁”到盘表面的准确写时钟时序信号和盘索引时序信号。
利用坚固的机械固定(图中没有给出)来固定互为基准的盘驱动器102、光学驱动装置位置传感器124和光学时钟传感器134的位置。机械固定还可以消除可能会降低被记录磁模式精度的外部的机械和热干扰。这种固定可以利用根据已知的工程原理的各种已知的机件来构造，因此在这里将不作更详细的描述。然而应该注意到：不需要象在现有技术中那样采用花岗石桌子来保证准确的记录。
在操作过程中，伺服写控制器140指导驱动装置位置控制器128枢驱动装置114和附加在一块的记录头112定位在磁模式将被写入的盘表面上所需的径向位置上。伺服写控制器140还指导写模式生成器142、读/写放大器144和一个或多个磁头把所需的磁变换模式写在一个或多个盘表面上。被记录磁变换的准确径向位置由驱动装置定位子系统所控制，该子系统产生用来准确定位记录头所需的驱动装置径向位置信号。写时钟子系统控制被记录磁变换的准确圆周位置，该子系统产生被用来准确计时被存在模式生成器142中的数据模式所要求的时钟和盘索引信号。
与写时钟子系统和读/写放大器144有关的伺服写控制器140也顺序选择记录磁头以及将被伺服写入的磁盘表面。在任何给定的盘旋转期间，一个或多个盘表面可以被伺服写入。这一处理过程在大批顺序径向位置上重复执行，直到所需的磁变换集被写到一个或多个盘面上。用这种方法就能按编码伺服定位信息的要求记录准确的径向和圆周磁模式。
应该注意到：通过适当地选择驱动装置光栅120a的形状，本发明同样能适用于使用旋转驱动装置、线性驱动装置或产生线性和径向运动组合的驱动器(例如使用平行四边形结构做成片簧驱动装置)的磁盘驱动器。
上述的伺服位置信息可以使用在这一技术中众所周知的各种方法进行编码。例如，道号可以用灰度代码来编码，而细位置伺服信息可以用正交猝发串模式编码。整个伺服写过程都可以在不干净的室内环境中的完全装配好的密封的盘驱动器上实现，因为只要求对盘驱动器102的光和电的访问。不要求对主轴电机或驱动臂的机械连接或物理访问。另外，光驱动装置位置传感器、光写时钟传感器和现代盘驱动器的紧凑结构使得伺服写过程对机械和热干扰较少敏感，并且更容易消除和常规伺服写方法相关的那些干扰。
II.驱动装置定位子系统
图2a所示的是本发明的驱动装置定位子系统，包括由半导体激光源200、激光束偏转器206和检测光学镜片202和204组成的光驱动装置位置传感器124，以及衍射光栅120a、光窗口122、驱动器位置传感器信号解码系统126、驱动位置控制器128、驱动装置VCM118和驱动臂114。正如下面将进一步描述的，通过修改光驱动装置位置传感器124的设计，该子系统也可以在120a上使用线性光栅或径向光栅。
A.光位置传感器
光驱动装置位置传感器124使用半导体激光器光源200。通常，半导体激光展示随时间和温度漂移的波长，这就限制了其在传统的距离—传感干涉仪中的用途。然而，本发明的驱动装置位置传感器对波长漂移不敏感，因为衍射光栅位置的测量是由光栅线的间距以及+1和-1衍射激光束之间的相对相位变化所确定的。进一步比较常规的激光干涉仪位置测量系统，这种系统使用了两个频率源光束来解决运动的方向，而本发明只用单个频率激光束来确定运动的方向。
平面的反射衍射光栅120a可以是线性的或径向的设计，取决于驱动装置位置传感器124的设计。线性衍射光栅(如图2b所图示的)有固定间距和深度的并行光栅线。衍射光栅120a一般为弧段的形状，宽度足以容纳来自驱动装置位置传感器124的照射到的激光束的直径，而长度足以容纳驱动装置的摆动角度。光栅围绕驱动装置枢轴的旋转中心一致的点230的旋转。在图2a中，所示的光栅被附加列驱动装置枢轴116的磁头一边上的驱动臂114上，但也可以位于音圈一边或具有相同效应的驱动装置上的任何其他的地方。
图2c中所示的径向衍射光栅具有集中在与驱动装置枢轴116的旋转中心一致的点230上的径向光栅线。线性光栅的间距约为激光束波长的两倍，而其深度约为激光束波长的1/4。同样，在激光束照射在其表面上的径向位置上的径向光栅的间距约为激光束波长的两倍，深度约为激光束波长的1/4。为了最大限度地提高光位置传感器的性能，选择光栅的深度和占空度来最小化零阶反射的强度和最大化一价反射的强度。选择光栅的间距来获得一阶衍射角度，该角度大到足以允许一阶被衍射光束和入射的激光束分离，并且又不能太大，以免削弱分离一阶被衍射光束和较高阶被衍射光束的能力。
具有所需特性的准确主光栅可用许多已知的方法(包括全息照相术，照相平板印刷术、E—光束影印术、E—光束蚀刻术和用尺子划线的工具)来产生。然后用许多已知的方法(包括2P干膜、环氧树脂复制、注入制模)并使之凸出在不同的基底材料(如金属、玻璃、塑料和聚合物)上来大量地生产具有所需尺寸和形状的适当厚度、成本较低的准确复制的光栅。利用已知的方法(如淀积一块适当厚度的金属薄膜或者淀积一个或多个具有适当的厚度和介电常规的绝缘层)使复制的光栅在所需的激光束波长上能高度反射。为了最小化由于被加上的光栅物质所引起的对驱动装置性能的潜在的不利影响，最好使用小的光栅并选择低密度的基底材料、或甚至最好象图1b中那样直接把光栅复制在驱动装置的表面上。
图3是一个截面图，说明根据本发明用在线性衍射光栅中的驱动装置位置传感器124的详细设计。该设计包括半导体激光器200，校准透镜304、偏振器306、偏振光束分离器308以及包括激光光束源的1/4入板309；球面透镜320和326、偏振器322和328、包括两个1X望远镜的反射镜324和330；以及1/4入板311、非偏振50％光束分离器310、偏振器312和316，以及包括检测光学镜片的光检测器314和318。考虑半导体激光器200，注意到半导体激光器是最好的，这是由于其吸引人的成本和尺寸，但其他类型的激光器也可以被选择。
在驱动装置位置传感器124的操作过程中，半导体激光器200发射出几乎线性的偏振激光束，由校准透镜304收集并加以校准。偏振器306优先传送被P—偏振的光束，而偏振光束分离器308把得到的激光束通过1/4入板309导向线性衍射光栅120b。1/4入板309把高度线性偏振过的激光束转换为环形的被偏振激光束。结果的激光束以正常的入射角照射衍射光栅120b并且被衍射。衍射光栅120b被设计用来把大部分的光束衍射为+1和-1阶光束。光栅120b位于和光栅线所面向的输入激光束正交的平面上，使得+1和-1阶衍射激光束能分别被导向透镜320和326上。一阶衍射角0可以从等式Sin0＝±d/λ中计算出来，其中，d为光栅的间距、λ为激光的波长。
球面透镜320、偏振器322和反射镜324包括对+1阶衍射光束的1X望远镜激光束重构光学镜片；后面将2寸1X望远镜作进一步详细的描述。总之，+1阶衍射光束由球面透镜320经偏振器322聚焦到反射镜324上，并且作为被重新校准的光束被反射回到光栅120b。偏振器322的功能是只允许+1阶衍射光束的P—偏振部分被传送。同样，球面透镜326、偏振器328和反射镜330都包括-1阶衍射光束的1X望远镜激光束重构光学镜片。-1阶衍射光束由球面透镜326径偏振器328被聚焦到反射镜330上，又做为重校准光束被反射回到光栅120b。偏振器328的功能是只允许-1阶衍射光束的S—偏振部分被传送。反射镜324和330、偏振器322和328以及透镜320和326被定位和排列，使得被返回的+1和-1阶光束能在光栅120b中的被从在光栅上的源激光束置换的位置上重迭，使得这两个光束从光栅到检测镜片是共线的，并因此使结果的波前光行差达到最小。
返回到光栅120b的+1阶和-1阶的校准光束通常被衍射到其向着1/4入板311的表面。1/4入板311、非偏振的50％光束分离器310、偏振器312和316以及光检测器314和318都包括对结果激光束的检测镜片。1/4入板311分别把P—偏振+1阶激光束和S—偏振-1阶激光束转换为右偏振激光束和左偏振激光束。结果激光束等价于其偏振方向由+1和-1阶衍射激光束之间的相对相位差所确定的线性偏振激光束。
结果激光束的一半通过非偏振的光束分离器310、偏振器板316并照射在光检测器318上。光检测器318测量径偏振器板316传送的激光束强度。结果激光束的另一半由非偏振光束分离器310反射，经过偏振器板312并照射在光检测器314上。光检测器314测量传送过偏振器板312的激光束强度。
在同输入激光束正交的平面中的衍射光栅120b的运动导致了+1阶衍射激光束的相位领先或落后于-1阶衍射激光束。相位的领先或落后取决于运动的方向。+1和-1阶衍射激光束之间的相位差和一个波形周期内光栅的位移成正比。
光检测器314和318产生的电流信号随着衍射光栅120b的位移而发生正弦形的变化。当参照正交于入射激光束的平面时，这两个偏振器板312和316被排列为具有被旋转45°的偏振方向。这导致了在两个光检测器信号之间约为90°的电相位位移，用来确定衍射光栅120b的运动方向。可比的振幅、正交的电流信号被解码以确定光栅的位置和运动的方向。
驱动装置位置传感器124可以用来在平行于具有正交于光栅线的组件的表面的平面中检测衍射光栅120b的运动。当衍射光栅120b直线移动时，正如被附加到线性驱动装置上的情况一样，激光束照射到透镜320上，而326则是静止的。然而，当衍射光栅120b运动使得扫出一条弧时，正如附加到旋转驱动装置上那样，照射透镜320和326的激光束也在其各自的表面上扫出一条弧。因此，被传送到反射镜324和330的激光束也在各自的表面上扫出一条弧。1X望远镜补偿在衍射激光束的光路中所发生的变化，以维持被导向检测光学镜片的结果激光束的共线性。可以被容纳的最大弧度和驱动装置的最大旋转角度包括两个1X望远镜的部件的直径、照射检测光学镜片的结果激光束的波前特性以及光栅的尺寸来确定。实际上，结果激光束波前特性主要由透镜320和326的设计以及源激光束的波前特性确定的。
半导体激光器的激光束稳定性被认为即使对于很小部分的被反射回光腔的激光束都是敏感的。为了最小化被反射回激光器的激光束的强度，根据本发明，所有的光学元件的表面都被镀上反反射的材料。此外，使偏振器306、偏振光束分离器308和1/4入波形板309的功能能进一步分离来自光栅表面的O阶激光束反射。反反射的镀层还能通过增强被检测激光束的强度和最小化从各种光学元件中反射的假激光束的强度来优化由光检测器所产生的电信号的信噪比。在最佳实施例中，光学驱动装置位置传感器124的设计中采用了一个相当大直径(在0.5mm到5mm之间)的校准的激光束，便于排列光学元件，以便最大化被返回到检测光学镜片的+1和-1阶激光束的共线性，减少对元件未对准的敏感性，并且减少对光栅缺陷的敏感性。驱动装置光头容许光栅缺陷的能力通过能更广泛地选择适当的复制方法以及提高产量来减少光栅的成本。
图4是一个示意图，说明根据本发明用于径向衍射光栅(被标识为120c)的驱动装置位置传感器124的设计。其设计和操作类似于上述的使用线性衍射光栅时的驱动装置位置传感器，不同之处在于；平面反射镜324和330被顶部棱镜424和430替换，而线性光栅120a则被径向光栅120c所代替。分别照射顶棱镜424和430的+1和-1阶衍射激光束是静止的，因为径向格栅扫了一条弧线，只要径向衍射光栅上的光栅线都准确地集中在旋转驱动装置枢轴116的旋转中心的正上方的一点上。
关键在于：光栅线集中的点必须和驱动装置的旋转轴共线，使1X望远镜能对光行差进行足够的补偿。同样，由两个1X望远镜确定的平面的取向必须和由射入激光束照明的径向光栅线正交。如果驱动装置的枢轴和径向光栅线集中的点之间的对准误差随着径向光栅的转动而大得无法接受，可以用一个机电系统来保持光头和径向光栅线正交，由此得到所需的。
B.驱动装置光定位传感器信号解码电路
驱动装置光定位传感器信号解码电路126(见图1)包括信号检测电路、解码电路和解码算法。图5a给出了对驱动装置光定位传感器信号解码电路的正弦波信号输入的时间线(timeline)。时间线的纵轴为电流信号；横轴为光栅的位置标度。当用线性光栅检测驱动装置的位置时，电流信号520和521由光检测器314和318产生，当用径向光栅检测驱动装置位置时，电流信号520和521由光检测器414和418产生。当光栅移动距离等于光栅间距的1/4时，电流信号走了一个完整的周期。电流信号完全由振幅Aq和Ap，DC偏移Bq和Bp以及相位角φ描述。
由于光学元件和对准容差，两个波形的对应参数一般具有可兼容的量值，但不相等，并且相位角φ约为90°。此外，描述单个波形的参数在某种程度上将取决于光栅的位置，这是由于空间光栅衍射效率的不同、波前特性的不同和被返回光检测器的+1和-1阶被衍射光束的共线性的偏差。这些影响中的大部分在某种程度上都存在于实际的成本有效设计中。光驱动装置位置传感器和光栅被设计用来使由于光栅位置的参数变化达到最小，而使设计的成本有效性达到最大。驱动装置位置信号解码电路又被设计用来补偿由实际的光栅和光学驱动装置头所产生的不理想的信号。
图6的简图说明了驱动装置光位置传感器信号解码电路。包括光电检测器314和318，放大器602和652，求和放大器604和654，模数转换器(ADC)608和658，偏差检测器610和660，数字除法器616和666，数字累加器618和668，随机存取存储器(RAM)622和672，数模转换器(DAC)620和670，正交计数器674以及处理器678。
在操作过程中，由光检测器314所产生的低电平电流信号520被放大器652放大。放大器652的输出信号通过求和放大器654和信号690相加，然后再由ADC658进行数字化，DC偏移偏置补偿信号690有一个用于补偿DC偏置偏移Bq的幅度。同样，光检测器318产生的低电平电流信号521由放大器602放大。结果信号经求和放大器604和信号692相加，然后再由ADC608数字化。DC偏移偏置补充信号692具有补偿DC偏置偏移Bp的幅度。放大器604和654结合了具有能减弱高频噪声而让所需的信号带宽顺利通过的截止频率的低通滤波器。由ADC608和658采样的信号680和682分别为去掉了DC偏置偏移的电流信号520和521的真实表示。图5c中用图表示出结果信号680和682，并分别用q和p标识。q信号被画在横轴上，而p信号则被画在纵轴上。当衍射光栅120a被移动等于1/4光栅间距的距离时，p和q信号描出了椭圆534。在顺时针方向上或逆时针方向上描出该椭圆取决于光栅移动的方向。这使得其本身使用正交上/下计数器来计数考虑转动方向的完整椭圆转动的次数。
通过跟踪完整椭圆转动次数和符号得到粗解码位置。这个数量由粗解码电路测量，最佳实施例中的粗解码电路包括图6中的正交计数器674以及放大器654和604。正交计数器674接收来自求和求和放大器654和604、采用方波信号522和523的形式的输入信号，方波信号522和523分别和波形520和521为相位同步。图5b以简图的形式给出了这些方波信号。正交计数器674用方波522和523的变换边缘来计数完整椭圆转动的总次数和符号。计数器的值提供了相对于任意初始位置的光栅的粗位置。放大器654和604中的低通滤波器的截止频率被设置用来减弱高频噪声并通过正交计数器674所需的频带宽。截止频率由所需的最大光栅速率和衍射格栅的间距所确定。对于粗解码电路的上述最佳实施情况，应该注意：还有许多替换的实施例，包括基于软件的方法，该方法被认为也被包含在本发明中。
通过测量p和q信号之间的相位角可确定细解码位置。对于信号680和682具有相等的最大幅度以及它们之间相位角φ正好为90°这种特殊情况，被p和q信号描出的曲线534是一个圆。在这种特殊情况下，在t时的细解码位置可由下式计算： ( t ) = d 2 π θ ( t ) - - - - - - - - - - - - - - - - ( 1 ) 其中的瞬时角度0(t)利用下式计算： θ ( t ) = tan - 1 [ p ( t ) q ( t ) ] = tan - 1 [ sin θ ( t ) cos θ ( t ) ] - - - - - - - ( 2 ) 对于一般的情况，即由p和q信号描出的曲线534是一个椭圆，用一个更一般的解码算法确定角度0(t)，该算法适当地考虑到椭圆的形状、方位和任何残留的DC偏移。一般地，p(t)和q(t)信号可表达如下： p ( t ) q ( t ) = B p + A p sin [ θ ( t ) ] B q + A q sin [ θ ( t ) + φ ] - - - - - - - - - - - - ( 3 ) 等式(3)被变换为下面的等式(4)： cos θ ( t ) sin θ ( t ) = C p d p b p C q 0 b q P ( t ) q ( t ) 1 - - - - - - - - - ( 4 ) 等式(4)中的参数Cp、Cq、dp、bp和bq定义如下： C p d p C q 0 = 0 A p A q sin φ A q Cosφ - - - - - - - - - - ( 5 ) b p b q = c p d p c q 0 - B p - B q - - - - - - - ( 6 ) 在任何给定的光栅位置上，椭圆最佳参数cp、cq、dp、bp和bq定义如下。通过抖动光栅位置来捕捉椭圆上的多个数据点(pi，qi)以便描出一个或多个椭圆。然后反复把被测量到的数据点(pi，qi)应用到等式4和下面的等式7上：
微处理器678利用具有瞬时测量值p(t)和q(t)的最佳椭圆参数，根据上述的等式1、2和4对瞬时细光栅位置进行解码。微处理器678通过对从正交计数器674得到的粗位置值和由上述的细解码算法确定的细位置值进行切片来确定t时刻的光栅位置，以便适当地说明接近正交计数器的开关点引起的模糊性。细解码和正交计数器位置的切片产生了如下的单个位置数。计数器对P和Q信号的每个完整的周期计数进4。在P和Q信号的每个零交叉上发生变化。细位置解码把P和Q信号的单个周期分解为2N部分。通常在6和12之间选择N值以提供足够的范围和分辨率。因此，细位置由N位数表示。如果在计数器值和被解码的细位置之间没有时差或振幅偏移，细位置解码最高的2位和正交计数器最低的2位是相同的。然而，如果计数器值和细位置解码分别从P信号和Q信号中得到，正如成本有效实施所要求的那样，则可能出现时差和振幅偏移。图5c定义了象限。在第一象限中，计数器的两个最低位和细解码的两个最高位都有值00。在第二象限中，这两位的值为01，而在第三和第四象限中，其值分别为10和11。在象限的边界，计数器和细解码对2个重迭的位可能产生不同的值。根据下面的算法对计数器和细位置值切片可解决这种差异：
1)从计数器值中减去2；
2)对所得到的位左移N—2位，其中N的定义同上述的一样：
3)把细解码位置加到步2)的结果上；
4)把第3)步结果的最低的N位置设置为0；
5)用解码位置替换最低的N位。结果的光栅位置被驱动装置位置控制器128(图1)用来协同驱动装置的音圈径向地定位在其对应盘面上的一个或多个记录磁头112。
再回到图6，该图给出了执行上述计算的细解码电路。在最佳实施例中，细解码电路包括求和放大器604和654、ADLS608和658、偏差检测器610和660、除法器616和666、随机存取存储器(RAM)622和672，累加器618和668、DAC 620和670、以及正交计数器674。DAC670提供了删除DC偏差偏移Bq所需的信号690。RAM672利用先前确定的值提供作为光栅位置的函数所需信号的振幅。正交计数器674用来确定RAM672中的适当内存地址，使得该地址中被存储的值能被传送给DAC670。同样，DAC620利用被存在RAM622中的先前被确定的值提供删除DC偏差偏移Bp所需的信号692。RAM622也由正交计数器674寻址。
通过对衍射光栅120a从一个初始的末端位置到另一个末端位置的描述，得到分别表示作为光栅位置的函数的信号690和692的振幅、被存储在RAM672和622中的值。和驱动装置音圈118和驱动装置114协同工作的驱动器伺服控制器128首先在初始的末端位置上定位光栅。初始末端位置通常由现代磁盘驱动器中的一个保护挡所确定。对音圈118施加适当的电力驱动，就能使光栅转动起来。位置幅度是这样的使得先检测器314和318能产生一个或多个的正弦形电流信号周期。在微处理器678的指示下，ADC658对结果波形680采样，采样频率被置到足够高于结果波形680的频率，保证偏差检测器660能准确地捕捉到最大和最小的幅度。偏差检测器对最大值和最小值求平均值，以确定电流DC偏移植B’q。结果的DC偏移值B’q的一部分经除法器666被传到累加器668。累加器的值被存在RAM672中并传给DAC670。DAC产生信号690，该信号又减弱了信号680的DC偏移值。这一过程在微处理器678的指导下被重复，直到信号680的DC偏移被减弱到接近零。结果的累加值被存在RAM672中。
同样地和上述的过程同时，微处理器678指示ADC608对结果的波形682采样。偏差检测器610准确地捕捉波形682的最大振幅和最小振幅。
偏差检测器对最大值和最小值求平均值，以决定电流DC的偏移值B’p。部分结果的DC偏移值B’p被除法器616送到累加器618。电流累加器值被存在RAM622中并送到DAC620。DAC产生信号692，这又减弱了信号682的DC偏移值。在微处理器678的指导下重复这一过程，直到信号682的DC偏移也被减弱到接近零。结果的累加器值被存在RAM622中。除法器666和616的使用Q，保证正确的偏差偏移信号值690和692能分别被无误地处理，即使存在增益误差，这在ADC658和608以及DAC670和620中是可能存在的。
正交计数674是完全可操作的，只要来自求和放大器654和604的信号输出中的DC偏移通过上述的过程得到补偿。然后，正交计数器674把粗位置信号提供给微处理器678，并把绝对内存地址提供给RAM672和622。在低增益伺服控制下并且只使用由正交计数器674所提供的粗位置信号，驱动装置伺服控制器128协同驱动装置音圈118和驱动装置114从初始末端位置向另一个末端位置逐步地扫描衍射光栅。在移动期间，借助正交计数器674，微处理器678指示ADC658和偏差检测器660测量信号680的瞬时偏差值B’q。信号B’q被除法器666所除并且和存在累加器668中的先前累加器值相加。DAC670用结果的累加器值来产生信号690，然后再由求和放大器654把它加到放大器652的输出信号上。该累加器值也被存在RAM672中由正交计数器值所确定的存储地址上。因此，对每个所需的光栅位置，把补偿信号520中的DC偏移所需的累加器值都存在RAM672中。同样并和上述过程同时，对每个所需的光栅位置，微处理器678、正交计数器674、ADC608、偏差检测器610、除法器616、累加器618、DAC620和RAM622也把补偿信号521中的DC偏移所需的累加器值值存在RAM622中。DC偏移的偏差值Bq和Bp被预期将随着光栅位置的不同而在一个小范围中逐步变化，这是由于：a)预期的衍射光栅效率的小振幅和长空间频率的变化；b)预期的随光栅转换的光学位置传感器检测效率的逐步变化；以及c)照射在光栅上的所设计的激光光束区域比任何给定光栅位置上的光缺陷的总区域大得多。DC偏移值的逐步变化可能有利于改善分别被存在RAM622和672中的偏差值Bp和Bq的信噪比，只要使图6中的除法器666和616的除法器值N大于1。这将影响RAM622和672中运行平均值的存储，并因此减少了对噪声的敏感度。
关于细解码电路的上述最佳实施，应该注意到：还有许多替换的实施例可用，这些都认为被包括在本发明中。例如，偏差消除可以用软件而不是硬件来实现，而所有的解码功能都可以用硬件实现。
III写时钟子系统
图7a所示的写时钟子系统包括带有半导体激光光源700的光学时钟传感器134、激光束偏转器706和检测光学镜片702和704、光栅130、光窗口132和写时钟信号处理电路136。平面衍射光栅130(如图7b所示)采用圆环的形状，具有足够的宽度以容纳激光束的直径和相对于旋转的主轴中心的中心容差。光栅线会聚在环的中心。在激光束照射其表面的径向位置上的径向光栅具有约为激光束的波长两倍的间距以及约为激光束的波长的1/4的深度。为了最大限度地提高光写时钟传感器的性能，最佳地选择光栅的间距和深度，以便优化和均衡被P偏振和S偏振激光束的一阶衍射模式的效率，而最小化所有其他衍射阶的衍射效率。最好使用小的光栅并选择低密度的衬底，或者甚至最好把光栅直接地复制到主轴轮毂的表面上。该子系统产生精确的写时钟时序信号和盘索引时序信号，这些信号被“相位锁”到盘面上。每转一次的时钟周期的总数由径向光栅上的线性所确定。检测电路被这样设计，使得由于光栅缺陷和/或电路噪声所造成的多余脉冲或丢失脉冲都得到补偿。伺服写放大器所产生的被记录磁标记的准确圆周位置由写时钟系统控制，该系统产生用于准确地对存在模式生成器142中的数据模式计时所要求的时钟和盘索引信号。
A.光写头传感器
图8所示的是说明根据本发明配置用于径向光栅以产生参考写时钟的光写时钟传感器134的详细设计的截面图。
该测量系统包括半导体激动器700、校直透镜804、偏振器822和824、偏振光束分离器806、球面透镜808、814和820、光检测器826、四分之一波长板810和816、角立方形反射器812和818以及径向光栅130。在操作过程中，由激光二极管700产生的激光束通过校直仪804、偏振器822和偏振光束分离器806。偏振器822和偏振光束分离器806阻止任何S偏振部分，而让P偏振部分经过并到达透镜820。结果的光束实质上被透镜820聚焦约在5％之内在径向光栅130的点830上。在最佳实施例中，入射在透镜820上的光束被从透镜820的光轴上偏移了约1.5mm，使得从光栅反射过来的0阶光束在通过透镜820传回之后，从入射的激光束偏移了约3mm。结果，可以容易地阻止其返回激光二极管802，因此，避免了二极管激光器对反馈回其腔的光的敏感性。另外，来自光栅的P—偏振0阶被反射光束由偏振光束分离器806传递，而不被反射到光检测器826，因此不会降低其性能。
+1和-1阶的被衍射激光束在其各自的波前重构光学镜片的方向上从光栅中出现。特别是，结果的+1阶被衍射激光束经过校准它的球面透镜808，然后通过四分之一波长板810，被角立方形反射器812反射回来，并且2再次经过四分之一波长板810和透镜808。透镜808实质上把结果光束聚焦到光栅的点830上。结果光束由光栅130衍射向透镜820。透镜820重新校准光束并把它导向偏振光束分离器806。同样，结果的-1阶被衍射激光束通过校准它的球面透镜814，然后经过四分之一波长板816，被角立方形反射器818反射回来，并且2再次经过四分之一波长板816和透镜814。透镜814实质上把结果光束聚焦在光栅的点830上，使之和也被其他光学镜片组返回点830的+1阶光束重迭。合成的光束被光栅130衍射向透镜820。透镜820重新校准光束并把它导向偏振光束分离器806。
光学元件的光校准这样使得结果的被校准+1和-1阶衍射光束是重合和共线的。四分之一波长板810和816的作用是使结果光束被S偏振。合成的激光束展现干涉条纹，当径向光栅被转动时改变强度。偏振光束分离器806把组合光束导向偏振器824，然后再到光检测器826。偏振器824的作用是增加偏振光束分离器对P—偏振光束的消光能力，而把S—偏振光束传送到光检测器826。光检测器826产生的电信号为时间的正弦函数，并且和径向光栅上的衍射线同步，因此也和主轴的转动同步。光栅转动1线间距导致电信号的4个完整周期。结果信号然后被处理，以产生和主轴转动同步的高精度和可重复的参考写时钟信号。
B.检测电路
在光检测器826的输出上产生的未经加工的参考写时钟(下面称为未加工的时钟)的瞬时步骤率由瞬时主轴旋转速率和被来自参考写时钟光头的激光束照明的径向光栅的平均间距所确定。径向光栅130相对于主轴转动轴的中心误差调节了由激光束照明的平均径向光栅间距以及未加工时钟信号的瞬时频率。调节的结果是频率等于主轴旋转频率的正弦波。振幅由光栅中心误差确定，而相位则由相对于参考写时钟光头的位置的光栅中心误差的方向所确定。频率调节的幅度和相位对每次主轴转动都是可重复的。例如，在10mm的光栅半径上，由于光栅的100μm失调的1％中心误差导致了未加工时钟信号1％的频率调节幅度。未加工时钟频率也可由任何可重复的和不可重复的主轴停止以及光栅线间距中的任何圆周不一致性所调节。
除了电子噪声之外，上述影响的组合增加了对未加工时钟信号的另外的可重复和不可重复误差。通过对主轴和光栅的适当设计和制造，就能适当地减少这些误差。但在大多数的实际应用中，由于光栅的中心误差也适当地小，这样做在费用考虑上并不能令人满意。因此，本发明提供了有效地减少由于光栅中心误差所引起的未加工时钟的可重复调节的两种方法。第一种方法基于这样的电路，该电路能准确地测量未加工时钟信号调节的可重复幅度和相位，并在电路上给予补偿；第二种方法利用位于光栅的对边但在同一光栅半径上的两个写时钟光头来产生两个未加工的时钟信号。这两个时钟信号在电路上被混和以产生一个被补偿的写参考时钟信号，下面简称为被补偿时钟信号。
图9的示意图的形式给出了第一个方法的未加工时钟检测和补偿电路。未加工时钟检测电路包括光检测器826、带通和自动增益控制放大器900、方波发生器901、相位检测器902、滤波器904、电压控制振荡器(VCO)906和数字除法器(DD)907。利用这些电路和测量电路来测量由于光栅中心误差引起的频率调节的幅度和相位。测量电路包括模数转换器(ADC)930、边缘检测器926、数字计数器928、RAM地址发生器(RAM—AG)929和处理器932。未加工时钟的补偿由未加工时钟检测电路和正交时序调节产生器利用存储在RAM934中的信息执行。正交时序调节产生器包括边缘检测器926、数字计数器928、RAM—AG929、RAM934、处理器932、正交锯齿波发生器(QSG)908、峰值检测器910和920、乘法数模转换器(M—DAC)912和922、比较器914和924、以及脉冲选择器916。被补偿写时钟信号发生器包括相位检测器940、滤波器942、VCO944和数字除法器946。
在操作过程中，来自光检测器826的未加工时钟信号经过放大器900。在把时钟信号送到方波发生器901之前，放大器900带通滤波器和自动增益控制该信号。带通滤波器的频带宽可能相当窄，因为所需的写参考时钟信息由基本的频率分量携带。所需的带通滤波器频带宽度主要由预期的光栅中心误差和主轴RPM变化所确定。自动增益控制补偿任何圆周的光栅效率变化，否则这些变化将对方波发生器901和相位检测器902的性能产生不利的影响。方波发生器901、相位检测器902、滤波器904和VCO906协同作为典型的相位锁回路，产生和光栅130上的光栅线同步的未加工时钟信号。相位锁回路也用来减少电路噪声的影响并补偿在放大器900的输出信号中引起的任何丢失的或超出的零交叉。例如，光栅缺陷可能导致丢失或超量的零交叉(过零区间)，而这又可能导致索引计数器不能和磁盘主轴同步。
来自VCO906的未加工时钟信号准确地和光栅线和主轴旋转同步。未加工时钟信号的时序跳跃在本质上是很小的，这是由于来自光检测器826的电信号的高信噪比和由未加工时钟检测电路所提供的噪声和光栅缺陷消除作用。如果需要的话，可以利用已知的方法，在未加工时钟检测电路的内部或外部对未加工的时钟频率进行除或乘。
测量未加工时钟频率调节的幅度和相位的过程如下。未加工时钟信号的变换边缘由边缘检测器926检测，并由数字计数器928计数。具体来说，数字计数器928通过计数主轴每次完整地转一圈的变换总数而产生一个静态的主轴索引。每次完整的主轴转动的变换总数由光栅的线数和在未加工时钟检测电路中执行的任何频率划分或倍增所确定。变换边缘也被传送到ADC930和RAM地址发生器(RAM—AG)929上。ADC930利用变核(瞬变)边缘来确定数据采集时序，而RAM—AG929则用它们来确定RAM934的合适的数据地址。在某个给定的主轴转动上，到VCO906的瞬时输入和DD907的瞬时输出频率由ADC930同步采样并送到处理器932用于存储和处理。处理器932利用从多个完整的主轴转动中得到的数据来计算由于光栅偏心率误差所导致的频率调节的最合适的幅度和相位。利用在这一技术中众所周知的统计原理来执行这种计算过程，因此这里将不作详细描述。选样完整主轴转数和在给定主轴转动上得到的数据样本数，以便补偿任何主轴速度变化并且均衡输出噪声。处理器932利用最合适的幅度和相位来计算每个未加工时钟周期为补偿光栅中心误差所需的同步时序调整。同步时序调整的适当表示被存在RAM934中，而RAM934则用RAM—AG929来寻址。存在RAM934中的值然后通过使用正交时序调整发生器来进行瞬时时序调整。
正交时序调整发生器的功能由QSG908、峰值检测器910和920、M—DAC912和922以及比较器914和924实现。QSG908产生和来自DD907的未加工时钟信号同步的正交锯齿波形。图10中的时序图给出了未加工时钟1000、正交锯齿波形1010和1040，以及分别来自比较器914和924、1001和1002的输出波形。对波形1010的顺序周期的M—DAC912输出信号由水平线1020、1021和1022图示。当锯齿波形的幅度分别等于M—DAC912的预置输出1020、1021和1022时，比较器914产生具有顺序脉冲1030、1031和1032的波形1001。同样，对波形1040的顺序周期的M—DAC922的输出信号由水平线1050、1051和1052所图示。当锯齿波形的幅度分别等于M—DAC922的预置输出1050、1051和1052时，比较器924产生具有顺序脉冲1060、1061和1062的波形1002。在图10所示的例子中，未加工时钟信号具有16个单位的周期，而比较器的输出信号具有18个单位的周期。同样，通过适当地选择来自M—DAC912和922的输出序列值，来自比较器914和924的输出值就可以具有小于未加工时钟信号的周期。
因此，通过程序设计RAM934中的某个适当的值序列，波形1001和1002的脉冲周期在未加工时钟周期随主轴旋转变化时也能保持不变。
对每个未加工时钟周期的M—DAC912的输出值由存在RAM934中的数字值所确定，并利用峰值检测器910的输出使之被规范化到前一个锯齿波形周期的峰值。同样，对每个未加工时钟周期的M—DAC922的输出值也由存在RAM934中的数字值所确定，并利用峰值检测器920的输出规范化到前一个锯齿波形周期的峰值上。由M—DAC912和922、峰值检测器910和920提供的规范化保证了由未加工时钟频率变化所引起的锯齿波幅度变化能逐个周期地被补偿。通过在RAM地址发生器929的指导下同步地改变RAM934的输出值，比较器914和924的输出脉冲就能被定位在某个给定的锯齿波形周期的始端和终端之间的任何位置上。因此，波形1001和1002上的脉冲位置可以连续地和可预测地在一个波形周期内和周期到周期地移动，以补偿由于光栅中心误差引起的频率变化。
在原理上，波形1001或1002都可以提供补偿时钟信号，如果QSG908所产生的锯齿波形足够接近理想的，即，如果QSG908的锯齿波形有一个比所需的最小的延迟区间小得多且在整个范围中高度线性化的从其最大值到零的瞬变时间。但是，这种要求将没有必要地增加性能要求和用来实现QSG的元件的成本，并且将使其设计复杂化。根据本发明，瞬变时序要求和在整个范围上的线性要求是通过使用正交锯齿波发生器并利用脉冲选择器916适当选择来自波形1001或1002的脉冲来得到有效的缓和的。正交波形上唯一存在的关键要求是波形的中心部分要高度线性并且其斜率要得到很好的匹配。这些要求可以采用成本有效的方法，利用在这一技术中众所周知的技术来实现。补偿时钟信号由脉冲选择器916和包括相位检测器940，滤波器942、VCO944和数字除法器946的相位—锁回路产生。
在典型的相位锁回路应用中，VCO906的线性度可能不是关键的问题。然而，在本发明的环境中，VCO906的线性度是非常重要的，因为它被用来准确地测量未加工时钟信号频率调节的幅度和相位。通过把两个或更多的具有横跨所需操作范围的准确已知频率的波形又反馈到方波发生器901的方法来测量VCO的电压对频率传输特性。例如，输入频率可以由晶体受控时钟产生。利用ADC930为每个输入频率多次采样VCO906输入端上的结果电压。然后把被采样的值装到直线上，根据在该技术中已知的设计技术计算电压对频率的传输特性。
图11所示的实现未加工时钟信号检测和补偿的第二种技术使用位于相距180°位置(在光栅中心对边上)的两个公开的时钟头。根据该技术的写时钟子系统包括光时钟头1100和1150、光栅130、未加工时钟检测电路1130和1140、以及写时钟混和器1160和补偿写时钟检测器1170。光时钟头1100包括半导体激光器1103、偏振光束分离器1102和光检测器1104。同样，光时钟头1150包括半导体激光器1152、偏振光束分离器1153和光检测器1154。光时钟头的完整设计如上面的图8所示。每个头被连接到其各自的时钟检测电路上。时钟检测电路1130和1140的设计和图9所示的设计是等价的，包括放大器900、方波发生器901、相位检测器902、滤波器904和VCO906。时钟检测电路1130和1140所产生的两个同步化的未加工光栅时钟信号在混和器1160中被组合，产生输出信号：
cos(f1)×cos(f2)＝0.5[cos(f1＋f2)＋cos(f1—f2)]被补偿写时钟检测器1170利用高通滤波器消除不同频率项并处理余下的求和频率项来产生合成的写时钟信号。由于上述组合的删除影响，结果的合成时钟信号并没有展现由光栅的中心误差所引起的一阶频率误差。余下的二阶项的幅度比一阶项低得多，和中心误差的平方成正比。对于1％光栅中心误差的最坏情况，这种技术导致在结果的被补偿写参考时钟频率中最大为0.01％的误差，这对于大部分的伺服写应用是足够的。
某些应用可能不要求完全正确的参考时钟频率。在许多例子中，只需小部分信息被同步写。例如，在数据记录磁盘上的写扇区—伺服模式中，任何单个伺服扇区都被写入为磁道对磁道对准的同步时钟信号，但同步要求在两个伺服扇区之间得到缓解。在这种情况中，保证伺服扇区之间的时间是正确的就足够了，不必在实际上纠正参考时钟频率。可以用晶体受控的参考时钟来标定用非补偿写参考时钟测量的扇区长度，由此产生等长的扇区。标定的精度只需与主轴RPM的控制精度相当，如果需要的话，可通过对多次主轴转动所得到的数据求平均值使其本身得到改进。
IV波前重构光学系统
被包含在上述的驱动装置位置传感器和参考写时钟发生器中的反射(偏转)衍射光栅被分别提供了线性和径向配置衍射模式。随着光栅绕入射光束旋转，被反射的衍射模式的相位也相对于入射光束的相位移动。这种相位的移动(由适当的光检测器测量)提供了准确地确定驱动装置位置和参考写时钟信号的基础。
使用来自具有旋转驱动装置(在现代磁盘驱动器中是盛行的)的线性衍射光栅的衍射模式所带来的问题是：当驱动装置绕其枢轴旋转时，被衍射的激光束也绕着入射激光束转动(偏航)。该光学系统的设计需要容纳驱动装置的旋转(可能高达±20°)。另一方面，如果使用径向的而不是线性的衍射光栅，被衍射的激光束就不转动。然而，和径向衍射光栅连系在一块的问题是在入射激光束下由可变的光栅线间距所引起的衍射模式的可察觉到的波前像差。在典型的光学系统中，+阶和-阶的衍射模式被反射回到邻近入射源激光束的光栅中的某个点上，然后垂直于光栅表面被衍射到用于相位检测的光检测器上。结果的激光束的组合的+阶和-阶衍射模式表现出明显的波前像差。这将导致很差的衍射条纹对比度，降低了位置检测系统的性能。它还导致检测系统中光学镜片对光栅的未对准十分敏感，因为当光栅转动时，两个高度变形的结果激光束必须准确地保持共线。
还没有已知的现有技术设计能和由线性光栅旋转导致的高偏转角兼容。关于用径向光栅检测角度位置的现有技术或者忽视纠正衍射模式中的结果波前像差，用附加在光栅表面上的柱面透镜把光聚焦到一个栅缝中，使像差达到最小，或者用一个复杂的光学系统来重新校直变形的激光束。第二种设计的严重缺陷是显著地增加了光栅的重量和成本，而且使用范围很小，所有的这些使得它不能有效地用在上述的盘驱动器中。后者设计使用柱面透镜来消除变形波前中的象散现象。更具体地说，对于＋阶衍射激光束，该设计方案用一个楔形棱镜来弯曲(偏移)激光束，用一对柱面透镜来纠正像差，用一个角立方体来反射结果的激光束，用第二个楔形棱镜来再次弯曲激光束，并且在把结果的激光束返回到衍射光栅之前，用第二对柱面透镜来把光线转换为共轭波前。按照要求最佳地排列两个楔形棱镜、两组柱面透镜和角立方体反射器，使之按适当的角度把被校直的+阶衍射光束返回到光栅的所需位置上是非常困难的。为-阶衍射光束排列第二组同样的光学镜片，使被返回光栅的结果激光束被校直并且同＋阶衍射光束共线和一致，也是相当困难的。在任何情况下，即使能调整好，要使所有的光学元件在正常的处理和使用期间都能适当地排列好也是非常困难的，因此，这种设计在实际应用中并不受欢迎，因为需要大量的光学元件，排列这些光学元件需要复杂的机械操作过程，并且难以完成和维护合适的排列。
一种最新的现有技术能用来最小化由径向光栅引起的光学波前像差：用很小直径的激光束入射在径向光栅上。然而，对于大多数实际应用来说，减少激光束的直径是不可行的，因为检测系统对光栅的缺陷将变得非常敏感，而在低成本、高体积的被制造的光栅中一般都存在缺陷。
本节集中在本发明的重构光学镜片上，这能解决上述的光学问题并允许光测量系统准确地测量线性或径向衍射光栅的相对位置。这种重构光学镜片能补偿由线性光栅引起的可变的偏转角和由径向光栅造成的光学波前像差。线性光栅的重构光学设计有一个局限的角度范围，由具体的光学元件所确定，而径向光栅的重构光学镜片设计具有满360°的角度范围。
线性衍射光栅的重构光学镜片设计包括位于入射激光束的一边的第一球面透镜和第一平面镜子反射器，位于入射激光束对边的第二球面透镜和第二平面镜子反射器。平面镜子反射器可以是前表面反射器或后表面反射器。第一球面透镜和平面镜子反射器接收来自线性衍射光栅的正(+)阶衍射激光束，而第二球面透镜和平面镜子反射器接收负(-)阶衍射激光束。它们又把各自的激光束导回光栅，使之被校直和一致。重构光学镜片被这样排列，使得一旦出现来自光栅的第二个衍射，结果的激光束就和入射源激光束共线和平行(但也可以被取代)。结果激光束和入射源光束的空间分离有助于检测过程，如上所述。该设计是这样进行的，使得结果激光束在光栅的一个大转动角度上保持共线。可允许的转动角度主要由透镜的光孔和平面镜子的尺寸所决定。这种设计在实际应用中是很受欢迎的，因为只需少量的光学元件，排列光学元件所需的机械操作过程并不十分复杂，并且便于实现和维护适当的排列。
用于径向衍射光栅的重构光学镜片设计类似于上述的线性光栅，除了用顶棱镜或顶镜子(两个反射平面互相垂直)来代替平面的镜子。重构光学镜片包括位于入射激光束一边的第一球面透镜和第一顶反射器，以及位于入射激光束对边上的第二球面透镜和第二顶反射器。第一球面透镜和顶面反射器接收来自径向光栅的正(+)阶衍射激光束，而第二球面透镜和顶面反射器接收负(-)阶衍射激光束。它们又把各自的激光束导回到光栅上，使之被校直并且是一致的。光学镜片被这样排列，使得一旦出现来自光栅的第二个衍射，结果激光束和入射源激光束是共线的或平行的(但也可能被替换)。结果激光束和入射源激光束的空间分离也有助于检测过程。采用这样的设计，使得当光栅旋转时，结果激光束保持共线，假定光栅是绕着位于径向光栅线会聚的点上的枢轴转动的。这种设计完全纠正了由径向光栅所造成的波前像差，并且在实际应用中是很受欢迎的，因为只需少量的光学元件，排列这些光学元件所需的机械操作过程并不十分复杂，允许光栅未对准，并且便于实现和维护正确的排列。
图12所示的是说明被设计用于做为量度标准的线性光栅的光学测量系统的示意图，在此称为“线性头”，具有—IX望远镜波前重构光学镜片的特征。光头1202包括激光光源1204和检测器1206。反射衍射光栅1208在其上表面1210有一个线性衍射模式，而其下表面1212则附加到驱动装置或主轴架上(如上所述)。重构光学镜片包括沿光轴1226设置的球面透镜1214和平面镜子反射器1216，以及沿光轴1228设置的球面透镜1220和平面镜子反射器1222。
建立重构光学装置的几何形状来产生-1倍望远镜的效应。具体来说，球面透镜1214和平面镜子反射器1216沿着衍射光束路径(被标识为光轴1226)的标称中心线放置。球面透镜1214位于离衍射光栅1208上的点1230和1232之间的中点距离为f的位置，沿光轴1226测量。距离f被置为等于球面透镜1214的焦距。此外，平面镜子反射器1216位于离球面透镜1214为f的位置，沿光轴1226测量。类似于球面透镜1214和平面镜子反射器1216，球面透镜1220和平面镜子反射器1222被放置在离衍射光栅1208等于球面透镜1220的一个焦距的位置上，其中心在衍射光束路径的标称中心线上，被标识为光轴1228。
在操作过程中，源于激光源1204的激光束照射线性衍射光栅1208，垂直入射在点1230上。结果的正(+)阶和负(-)阶衍射激光束出现在其各自的波前重构光学镜片的方向上。具体来说，结果的正(+)阶衍射激光束通过球面透镜1220，被聚焦在平面镜子1222上，并被反射回经过透镜1220，透镜1220重新校直光束并将其导回衍射光栅1208的点1232上。光栅又在检测器1206的方向上衍射结果光束。上述的设计和平面镜子1222及透镜1220的放置保证结果光束平行(但在位置中被替换)于源激光束。与此同时，负(-)阶衍射光束通过球面透镜1214，被聚焦在平面镜1216上，并被反射回通过透镜1214，透镜1214重新校直该光束并把导向衍射光栅1208的点1232上。光栅又在检测器1206的方向上衍射结果光束。上述的设计以及平面镜1216和透镜1214的放置方式保证结果光束和正(+)阶衍射光束是一致的和共线的，并且也被导向检测器1206。正阶和负阶这两个结果波前组合为一个完全重构的校直的光束，出现在检测器1206的方向上。
上述的设计使重构光学镜片对相对于光头的线性光栅偏转角度不敏感。这又使得在把线性衍射光栅装在驱动装置时，以及当在提供驱动装置位置测量时、相对于所用的盘驱动器定位光头时，不需要进行精确的对准。对于使用旋转驱动装置的磁盘驱动器，该设计方案提供了利用线性光栅准确地测量旋转驱动装置位置的方法。实际上，图12所示的重构光学镜片可用于具有线间距的范围并且具有高达约±20°的偏转角度非敏感性的线性衍射光栅中。所许可的偏转角为数值孔径、透镜1214和1220的“平面场”性能和远心性(telecin-tricity)、以及镜子1216和1222的尺寸所限制。设计的性能对被由光学元件造成的偏振状态中的变化是敏感的，因为光检测方法基于常规的“单频率干涉仪”或“环形偏振干涉仪”。因此，最好选择保持激光束的偏振状态的光学元件。
图13所示的是说明光学测量系统的示意图，包括用于径向衍射光栅的波前重构光学镜片，这里称之为“径向头”。该实施例把径向光栅用作测量的计量标准。该设计类似于图12中所示的设计，除了用顶反射器1316和1322替换平面镜反射器1216和1222。顶反射器1316和1322包括顶边缘，分别被标识为1318和1324。
在操作过程中，源于激光源1304的激光束照射径向衍射光栅，垂直入射在点1330上。结果的正阶(+)和负阶(-)衍射激光束出现在其各自的波前重构光学镜片的方向上。具体来说，结果的正阶衍射激光束经过球面透镜1320，这将把光栅上点1330中的结果的变形波前变为被导向顶反射器1322的傅里叶变换波前。顶反射器1322颠倒光束的传播方向并相对于其顶边颠倒图象。然后光束再次通过球面透镜1320，再次对该波前进行傅里叶变换，并将其导向径向衍射光栅1308上的点1332。对源于点1330的光束的两次傅里叶变换，加上由顶反射器1322的反射和绕顶轴的翻转，产生了点1332上的光束，其波前和点1330上的波前是一致的，除了在相反的方向上传播之外。因为离开光栅的点1330上的被衍射光束有一个其本身是关于光栅的径向方向反对称的波前，因此，返回点1332的光束的波前是点1330上的波前的复合共轭。与此同时，负(-)阶衍射激光束通过球面透镜1314和顶反射器1316，这同样重新定形已变形的波前并重新将结果激光束导向着点1332。结果的正阶和负阶波前重衍射并组合为一个完全重构的校直的光束，出现在光头1302的检测器1306的方向上。因为像差本身是关于通过光栅中心的径向线反对称的并且光栅线平分这两个光束点，因此，波前重构光学镜片的作用是为关于横向轴反对称的波前提供相位共轭光学系统。因为返回到光栅的点1332上的光束的波前是离开光栅的点1330上的光束的波前的共轭，因此，返回检测器1306的光束在由光栅第二次衍射后被重新校直。
正如在线性头中的情况一样，在光束的偏振状态上的光学元件的作用是很重要的，因为径向头的光学检测方案和线性头的光学检测方案是一样的。考虑到这样的事实将使情况进一步复杂化：用于顶反射器的典型的反射镀层并不保留偏振状态。然而，通过对直角棱镜的内部反射采用一种众所周知的270°相位镀层，该问题就能相当直接了当地被解决。例如，对波长为780nm的激光采用270°偏振旋转镀层通过把薄膜镀层的下述系列作用到BK—7玻璃棱镜的直角表面上来实现：TiO2的23.45nm，MgF2的245.68nm，TiO2的16.60nm，MgF2的121.11nm。把这个镀层放在直角棱镜的两个腿上，并利用棱镜的斜边作为顶反射器的入口表面，每次光束打中一条腿，入射光束的偏振状态就增加270°。在光束通过这样一个顶反射器之后，其偏振状态便增加540°，这和由于覆盖偏振状态的性质所导致的偏振状态变化180°是等价的。在偏振状态中的结果180°旋转对于用在本发明中的信号检测方法并不是有害的，因为它只颠倒了光束的圆形(从左到右或从右到左)。
本发明的重构光学镜片可以方便地被修改以适应于对反射衍射光栅上两个光束点的大小和分离的修改。例如，如果更加靠近，在光栅的表面上就需要比由激光器/检测器装置产生和检测的光束更小的直径，这就需要使用光束压缩器。光束压缩器沿着激光器/检测器装置和光栅之间的中心轴放置。该技术领域中给出了各种激光束压缩器的设计方法并且能方便地应用到本发明中。图14给出一个例子，其中的光束压缩器1400包括被分开的距离等于其各自焦距f1和f2之和的两个透镜1401和1402。点的直径d和点的间距h由比率γ归约，γ为透镜1401和1402的焦距的比率。即γ
Figure A9510504700551
|f2|/|f1|＝h2/h1＝d2/d1，其中h1，d1和h2、d2分别表示把光束压缩器放在图12所示的线性头的激光器/检测器装置1202和光栅1208之间或图13所示的径向间的激光器/检测器1302和光栅1308之间之前或之后的光束间距和光束直径。对于任一给定的光头设计和尺寸，使用光束压缩器使本发明能适用于各种不同的光栅尺寸，因此也适用于各种不同尺寸的盘驱动器。
V结论
除上述写伺服模式的应用，本发明的伺服写系统还可以通过分析来自记录磁头112和读/写电路144的回读信号，验证被记录在盘上的伺服信息的质量和精度。验证工作可以在伺服写过程中或在该过程已完成之后进行。驱动装置定位子系统也可以用来确定线性驱动装置盘驱动器中的驱动装置位置(或验证质量)，在这种情况下，光栅被选择为采用矩形条的形状。
甚至更一般地，本发明可以方便地应用到那些不是用于盘驱动器的定位系统中的测量和控制，例如用于照相平版印刷曝光工具中的注册系统、机器人臂定位系统、在计算机控制下操作的各种工具机器、线性或旋转的变换平台，或者能经受移动的所能设想到的任何其他机械设备。
另外，虽然本发明是参考最佳实施例来具体描述的，但应该理解为，熟悉这一技术的人在不离开本发明的范围的情况下，就能在形式上或细节上改变其中的描述和说明。因此，应该认为本发明包括了在下面的权利要求书所定义的范围内所得出的所有的修改和变化方案。

Claims (42)

1.测量数据记录盘驱动器中驱动装置位置的系统，包括：
发出入射到驱动装置上的光束的激光器；
附加在驱动装置上的反射衍射光栅，衍射入射光束；
测量从光栅反射的衍射模式中的相位差的检测光学装置；以及
驱动装置位置信号解码电路，连接检测光学装置，用于接收被测量到的相位差，并把它们转换为表示驱动装置位置的信号。
2.权利要求1中的系统，其特征在于，驱动装置位置信号解码电路进一步把接收到的相位差转换为表示驱动装置移动方向的信号。
3.权利要求1中的系统，其特征在于，检测光学装置测量+1阶衍射激光束和-1阶衍射激光束之间的相位差。
4.权利要求1中描述的系统，其特征在于，激光器为半导体激光器。
5.权利要求1中的系统，其特征在于，衍射光栅包括线性光栅模式。
6.权利要求5中的系统，其特征在于，衍射光栅位于驱动装置上，其光栅线垂直于接近驱动装置活动范围中点的驱动装置的移动方向。
7.权利要求1中的系统，其特征在于，驱动装置为旋转式的驱动装置，并且衍射光栅包括径向光栅模式。
8.权利要求6中的系统，其特征在于，径向光栅线的会聚点实质上和驱动装置的枢轴点一致。
9.权利要求3中的系统，其特征在于，检测光学装置包括补偿由光栅运动所引起的被衍射激光束的角度中变化的重构光学装置。
10.权利要求3中的系统，其特征在于，检测光学装置包括补偿被衍射激光束中光学波前像差的重构光学装置。
11.权利要求1中的系统，其特征在于，解码电路包括提供粗驱动装置位置信号的粗解码电路。
12.权利要求8的系统，其特征在于，粗解码电路包括一个正交计数器。
13.权利要求8的系统，其特征在于，解码电路进一步包括提供细驱动装置位置信号的细解码电路。
14.权利要求10的系统，其特征在于，细解码电路包括一个微处理器。
15.权利要求10的系统，其特征在于，粗驱动装置位置信号和细驱动装置位置信号被组合以确定驱动装置的位置。
16.权利要求1的系统，其特征在于，解码电路包括：
产生正交信号的装置；
测量正交信号参数的装置；以及
根据被测量到的参数和被接收到的相位差计算细驱动装置位置信号的装置。
17.权利要求13的系统，其特征在于，被测量到的参数包括任何幅度、DC偏移偏差和相位差。
18.权利要求1的系统，其特征在于，数据记录盘驱动器被机壳密封，激光器位于盘驱动器之外，并且光束通过机壳中的至少一个孔进入并退出盘驱动器。
19.权利要求14的系统，其特征在于，至少一个孔被透光材料所覆盖。
20.权利要求1的系统，其特征在于，激光器被附加到数据记录盘驱动器上。
21.权利要求1的系统，其特征在于，光束被校直。
22.在具有旋转主轴架的数据记录盘驱动器中产生参考时钟信号的系统，包括：
发出入射到主轴架上的光束的激光器；
附加到主轴架上、衍射入射的光束的反射衍射光栅；
在自光栅反射的衍射模式中测量相位差的检测光学装置；以及
与检测光学装置连接，用来接收被测量的相位差并将其转换为参考时钟信号的时钟检测电路。
23.权利要求19的系统，其特征在于，时钟检测电路进一步把所接收的相位差转换为表示主轴架上牵引位置的信号。
24.权利要求19的系统，其特征在于，检测光学装置测量+1阶衍射激光束和-1阶衍射激光束之间的相位差。
25.权利要求19的系统，其特征在于，激光器为半导体激光器。
26.权利要求19的系统，其特征在于，衍射光栅包括径向光栅模式。
27.权利要求21的系统，其特征在于，检测光学装置包括补偿衍射激光束中光波前像差的重构光学装置。
28.权利要求21的系统，其特征在于，光束实质上聚焦在光栅的表面上，并且检测光学装置包括重新校直被衍射激光束的重构光学装置。
29.权利要求19的系统，其特征在于，检测电路包括未加工的时钟检测电路和补偿光栅中心误差的时序调节电路。
30.权利要求19的系统，其特征在于进一步包括：
第二个激光器，位于从第一个激光器的衍射光栅中心的对边上，发射出入射列衍射光栅上的第二光束；
第二检测光学装置，测量自光栅反射的第二衍射模式中的相位差；
第二时钟检测电路，连接到第二检测光学装置上，接收第二被测量的相位差并将其转换为第二参考时钟信号；以及
混合器电路，和第一和第二时钟检测电路连接，用于组合第一和第二参考时钟信号以产生补偿光栅中心误差的参考时钟信号。
31.权利要求19的系统，其特征在于，数据记录盘驱动器被机壳封装，激光器位于盘驱动器外部，光束通过机壳中的至少一个孔进出盘驱动器。
32.权利要求27的系统，其特征在于，至少一个孔用透光材料覆盖。
33.权利要求19的系统，其特征在于：激光器附加到数据记录盘驱动器。
34.权利要求19的系统，其特征在于，光束被校直。
35.权利要求19的系统，其特征在于，光束实质上聚焦在光栅的表面上。
36.权利要求19的系统，其特征在于，反射衍射光栅采用实质地以主轴架旋转轴为中心的完全环状的形状。
37.在被密封的数据记录盘驱动器中写伺服信息的系统，驱动器的外壳封装了一个主轴架，主轴架包括数据记录盘和用来装到数据记录盘中心上的主轴杆，以及和数据记录盘上的可定位的驱动装置连接的数据记录头，系统包括：
位于盘驱动器外面的第一半导体激光器，发出入射到驱动装置上的光束；
附加到驱动装置上的第一反射衍射光栅，衍射来自第一半导体激光器的入射光束；
测量从第一光栅上反射回来的衍射模式中的相位差的第一检测光学装置；
连接第一检测光学装置的驱动装置位置信号解码电路，接收被测量的相位差并将其转换为表示驱动装置位置的信号；
连接驱动装置位置解码电路和驱动装置的伺服控制器电路，可控制地调节驱动装置的位置；以及
连接数据记录头的伺服模式发生器，为数据记录头提供写在数据记录盘上的伺服信息。
38.权利要求32的系统，其特征在于进一步包括：
第二半导体激光器，位于盘驱动器外面，发出入射到主轴架的光束；
附加在主轴架的第二反射衍射光栅，衍射来自第二半导体激光器的入射光束；
测量自第二光栅反射的衍射模式中的相位差的第二检测光学装置；
连接第二检测光学装置的时钟检测电路，接收被测量到的相位差并将其转换为参考时钟信号；以及
连接伺服控制电路、伺服模式发生器和时钟检测电路的伺服写控制电路，协同写入伺服信息。
39.权利要求33的系统，其特征在于，光束和衍射模式通过机壳上的孔进出密封的数据记录盘驱动器，光孔用透光材料覆盖。
40.权利要求33的系统，其特征在于，第一和第二半导体激光器被附加到数据记录盘驱动器上。
41.权利要求33的系统，其特征在于，至少有一个光束被校直。
42.权利要求33的系统，其特征在于，第二反射衍射光栅的形状为实际地以主轴架旋转轴为中心的完全圆环形状。
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