CN100401381C - 判断光学读写头位置的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种判断光学读写头位置的方法，为检测光学读写头沿光盘片径向上运动的位移，再根据该位移计算出该光学读写头在径向上的绝对位置，如此能分辨该光学读写头目前在读取光盘片上那一区的资料。本发明可撷取驱动该光学读写头径向运动的马达的控制信号，并利用该控制信号计算出该光学读写头每次行程的位移，进而累加所有行程的位移而得到该绝对位置。

Description

判断光学读写头位置的方法及其装置

技术领域

本发明是关于一种判断光学读写头位置的方法及其装置，特别是关于由得到光学读写头(Pick-Up Head；PUH)在光学储存媒体径向上的绝对位置，以正确地分辨光学储存媒体上地址资料重叠的区域。

背景技术

图1为一现有四分之一部分光学储存媒体的结构示意图。光学储存媒体10(如CD-R及CD-RW格式的可录式光盘片)的中央有一中心孔(center hole)11可供光学储存装置的主轴(spindle)带动旋转，光学储存媒体10由内到外可依序划分为激光功率校准区(Power Calibration Area；PCA)12、索引数据存置区(Program Memory Area；PMA)13、导入区(Lead-In；LI)14、资料区(Program Area；PA)15及导出区(Lead-Out；LO)16。

在可录式光盘片的母盘刻录时，是以由预先程序所设定控制的激光束由光盘中心起，螺旋形向外刻出一条浅浅的沟槽。这条沟槽称为预刻沟槽(pre-groove)，它其实不是一条平滑的螺旋线，而是以微小振幅的正弦波方式摆动(wobble)的螺旋线，从预刻沟槽所读取到的信号，以下均以「摆动信号(wobble signal)」称之)。在一般压铸制造的光盘片上，其每一个区段(sector)都含有与时间相关的资料以控制光学储存装置的转速，如此才能正确的读取录于其上的信号。而一部可录式光学储存装置必须能够采取某种办法来导引光学读写头的激光束循序前进(向外)，以及正确地控制光学储存装置的转速。而此种摆动的预刻沟槽即用以提供循轨(tracking)及时间码(timing code)资料，因此称之为预刻沟槽的绝对时间(Absolute TimeIn Pregroove，ATIP)资料。此项资料可以确保录制信号时的速率在一稳定的状态。光学储存装置将资料录制于可录式光盘片时，是以原始资料加上地址信息并经过编码(Encode)与扰动(Scramble)后，再以8至14转换调变(Eight-to-Fourteen Modulation)后的信号(以下简称EFM调变信号)刻录于可录式光盘片的轨道上。将来光学储存装置读取资料时则将此EFM调变信号解调(demodulation)后经解扰动(Descramble)与译码(Decode)以得到该笔原始数据。当烧录于光盘片的EFM调变信号存在时，光学储存装置亦可利用此信号控制光学读写头循序前进以控制马达转速。而当资料被成功译码出来时，亦可得到地址信息，作为光学读写头定位之用。

图2为预刻沟槽的绝对时间资料的结构图。该预刻沟槽的绝对时间资料包括4位的同步(synchronization)码，及各有八位之分(Minute，M)、秒(Second，S)和幅框(Frame；F)码，另还有循环冗余核对(Cyclic RedundancyCheck；CRC)码。由该分、秒和幅框码可得到定义光盘片资料区内各区块的绝对起始位置的时间码{MM:SS:FF}，其中MM、SS及FF分别表示分(0～99)、秒(0～59)和幅框(0～74)。

图3为光盘片的资料区与预刻沟槽的绝对位置的时间码对应关系图，其中t₁表示电射光功率校准区PCA 12的起始时间码，一般光盘片多设为{95:00:00}；t₂表示索引资料存置区PMA 13的起始时间码；t₃表示导入区LI 14的起始时间码；t₄可选择表示为导入区LI 14的终止时间码{99:59:74}，或者为资料区PA 15的起始时间码{00:59:74}；t₅表示导出区LO 16的最迟可能起始时间码，例如：80分钟的CD-R格式光盘片的t₅＝{80:00:00}。

目前许多光盘片的资料区15容量已超过95分钟，因此会造成时间码及光盘片的区块位置无法一对一且映成，如图4所示。很明显地，在时间码轴{95:00:00}至{99:59:74}的范围内会对应到两个区块的位置，因此无法直接由预刻沟槽的绝对时间资料的时间码来决定光学读写头所在之处的确切位置，也就是还需要由其它条件或资料来辅助判断。

图5一储存在导入区、资料区及导出区的第一模态的Q次码(subcode-Qmodel)的数据结构图。若地址栏中ADR(address)为1h则表示为第一模态，其中该h表示为十六进制的数字。若轨数TNO(track number)为00h，则表示该Q次码储存在最内圈的导入区。相反地，轨数TNO不等于00h，则表示该Q次码可能储存在资料区或导出区。因此或可由跨轨时的程序逻辑来判断Q次码中的资料，以决定光学读写头目前所在之处的位置。

光盘片可依照烧录型式分为单次写入(single-session)和多次写入(multi-session)两种，分别如图6a及6b所示。单次写入光盘片61仅能进行一次的写入动作，其数据结构较为单纯，因此读到Q次码中轨数TNO等于00h，即表示目前是在内圈导入区LI的位置。但若是所读取的是多次写入光盘片62，则无法藉由轨数TNO等于00h而决定目前位置是位在两资料区PA间的导入区LI或最内圈的导入区LI。

一般光驱所有的操作应用会根据各种不同的需求执行不同应用流程以完成预定功能，例如：读储存数据、烧录数据、读导入区的TOC(table ofcontents)数据或读索引数据存置区PMA数据。然而，不论是执行何种功能，只要是需要存取光盘片资料的动作，必定是先呼叫跨轨伺服控制回路。在光学读写头移至目标区后，会以循轨方式在目标区执行资料存取的动作。跳轨动作的基本原理是在呼叫者下达移至「目标位置」的指令后，跳轨伺服控制回路会先读取所处在的位置地址(由预刻沟槽的绝对时间的时间码或Q次码取得)以确认「现在位置」。然后以现在位置与目标位置的关系计算跳轨的方向与距离，并依据计算结果来执行跳轨动作。跳轨动作完毕会重新锁轨，然需要再度读取现在位置地址以确认所在位置是否已达到目标区。如果已达目标区即完成该次跳轨动作，否则仍要根据现在位置与目标位置的关系继续跳轨动作，直到进入设定目标区为止。

实际上，光学储存装置由预刻沟槽的绝对时间的时间码或Q次码仍无法完全决定目前位置，尚需要再定义一旗标以区分时间码重叠部分的位置。当光驱欲将光学读写头移动至该时间码重叠部分的位置时，于呼叫跨轨伺服控制回路时须要设定此一旗标以区分确实的目标是时间码重叠部分的哪一个位置。而跨轨伺服控制回路在执行跳轨过程中，会读取现在位置的地址，以作为跳轨动作的决策以及判断是否已进入设定的目标区。当跨轨伺服控制回路所读到的现在位置的地址是时间码重叠部分时，必须依靠其它辅助条件或信息以判定现在位置是在时间码重叠部分的哪一个位置。由于光学读写头在时间码重叠部分的区域间跳轨或循轨运动都是可能的，所以任何读取到时间码重叠部分的位置地址时，都必须参考光学读写头过去运动的轨迹，例如跨轨的方向与距离或者循轨前进的距离等等，才有办法决定现在位置是在时间码重叠部分的哪一个位置。因此在执行不同应用流程以及伺服控制回路在执行跳轨过程时都需要检查或重新设定该旗标区的资料，并根据各应用流程或光学读写头过去运动行为中预期光学读写头可能发生的位置变化，不断地作辅助条件的设定与判断。所以程序维护困难，且容易发生疏漏的错误，而影响后续的判断结果。另一方面，对旗标进行繁复的检查及设定动作势必降低整个系统的执行效率，更何况这种额外的确认程序尚无法涵盖所有格式的光盘片。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种判断光学读写头位置的方法及其装置，由得到光学读写头在光盘片上径向上的绝对位置，即可正确地分辨光学储存媒体上地址资料重叠的区域。

本发明的另一目的是提供一种判断光学读写头目前位置的方法，无须于各种不同的运算流程增加判断位置的辅助条件或程序。因此不会发生逻辑判断错误，且可提升光学储存装置的系统执行效率。

为达上述目的，本发明揭示一种判断光学读写头位置的方法及其装置，其检测光学读写头沿光盘片径向上运动的位移，再根据该位移以计算出该光学读写头在径向上的绝对位置，如此能分辨该光学读写头目前在读取光盘片那一区的资料。

可撷取驱动该光学读写头径向运动的马达的控制信号，利用该控制信号便能计算出该光学读写头每一行程(stroke)的位移，进而累加所有行程的位移就可得到该绝对位置。

或者，利用一位移传感器检知该光学读写头每一行程的位移，进而累加所有行程的位移就得到该绝对位置。

本发明的目的是这样实现的：一种判断光学读写头位置的方法，包含下列步骤：

在一光盘片径向上设定一基准点；

撷取一光学读写头沿该光盘片径向上各行程的位移原始数据；以及

根据该基准点及该些位移原始数据计算出该光学读写头在该径向上的位置表示值。

一种判断光学读写头位置的装置，该光学读写头是设置于一导螺杆上，并有一马达驱动该导螺杆使该光学读写头沿一光盘片的径向运动，该装置包含：

一位置计算单元，用于撷取该光学读写头的位移原始数据，并根据该些位移原始数据以计算出该光学读写头在该径向上与一基准点的距离。

附图说明

图1为一现有的四分之一部分光学储存媒体的结构示意图；

图2为预刻沟槽的绝对时间资料的结构图；

图3为光盘片的资料区与预刻沟槽的绝对时间的时间码对应关系图；

图4为光盘片的资料区与预刻沟槽的绝对时间的时间码对应关系坐标图；

图5为一储存在导入区、资料区及导出区的第一模态的Q次码的数据结构图；

图6a为一单次写入光盘片的资料区的结构示意图；

图6b为一多次写入光盘片的资料区的结构示意图；

图7为本发明的判断光学读写头目前在地址资料重叠区域的正确位置的流程图；

图8a为光学读写头在光盘片径向上运动的示意图；

图8b为光学读写头连续运动的各行程示意图；

图9a为本发明判断光学读写头位置的装置的功能方块图；

图9b为本发明判断光学读写头位置的装置的功能方块图；

图10a为本发明判断光学读写头位置的装置的示意图；及

图10b为本发明判断光学读写头位置的装置的示意图。

符号说明

10光学储存媒体            11中心孔

12激光功率校准区          13索引数据存置区

14导入区                  15资料区

16导出区

61单次写入光盘片          62多次写入光盘片

81雪橇马达                82固定座

83导螺杆                  84光学读写头

91雪橇马达                92马达驱动器

93、93′位置计算单元      94位移感测模块

9a、9b位置判断装置

101位移感测               102光栅轮盘

103光感测组件             104位移感测模块

具体实施方式

图7为本发明的判断光学读写头目前在地址资料重叠区域的正确位置的流程图。如步骤71所示，光学读写头撷取预刻沟槽的绝对时间ATIP的时间码，然后依照步骤72确认该时间码代表分MM的数字是否落在95分至99分之间。本实施例以目前常见的高密度光盘片有时间码重叠的问题，例如：HC(High Capacity；HC)-CDR格式的光盘片，但本发明并不受此实施例所显示的重叠时间范围所限制，其中重叠时间下限可以大于或小于95分。当时间码代表分MM的数字未落在95分至99分之间，则表示该光学读写头PUH在资料区PA内，如步骤721所示。

反之，则需要确认光学读写头PUH是在时间码有重叠区域中何处，例如：导入区LI与导出区LO时间码重叠，因此单从时间码将无法分辨其所在位置。如步骤73所示，计算出PUH位置表示值并与一预设阀值比较大小，该PUH位置表示值的度量将在下列图文中说明。若能满足该检查条件则表示光学读写头PUH是在最内圈的导入区LI，并设一位置旗标AreaFlag等于0，如步骤731所示。反之，若PUH位置表示值小于该预设阀值，则表示光学读写头PUH并不在最内圈的导入区LI，又位置旗标AreaFlag设为1，如步骤732所示。本实施例的PUH在光盘片径向位置表示值的值域是与光盘片径向由内而外的方向成正比，所以以PUH位置表示值与一预设阀值比较，当位置表示值大于此预设阀值时，可判断PUH现在位置并不在最内圈的导入区LI而是在外圈，反之则表示光学读写头PUH在最内圈的导入区LI。同理，如果采取的PUH在光盘片径向位置表示值的值域是与光盘片径向由内而外的方向成反比，当PUH位置表示值大于此预设阀值时表示光学读写头PUH在最内圈的导入区LI，反之则表示光学读写头PUH并不在最内圈的导入区LI。本发明所运用的比较关系为PUH在光盘片径向位置与光盘片上靠近内圈或外圈间的物理意义关系，故本发明不受PUH位置表示值的绝对值域差别所限制，也不受PUH位置表示值与一预设阀值比较结果是绝对的大或小所限制。

图8a为光学读写头在光盘片径向上运动的示意图。光学读写头84固定于一固定座82上，并一同受到雪橇马达(sled motor)81的驱动而产生径向上的运动。雪橇马达81会先和一导螺杆(lead screw)83相连结，由导螺杆83与固定座82的配合而将旋转运动变换为直线运动。亦即光学读写头84会根据于导螺杆83的旋转角度及方向，完成预定直线运动的位移。

光学读写头84会在光储存媒体10上连续跨轨(seeking)及循轨(following)以读取需要的资料，因此需要逐步累加每一次跨轨或循轨动作对应行程的位移。图8b为光学读写头84连续运动的各行程示意图。首先需要先设立一零点或基准点，该零点可以是光学读写头84在径向上运动的极限点(靠近中心孔11)。又第一个行程位移

是由零点移至资料区15，而第二个行程位移

及第三个行程位移

亦可自图8b得到，因此光学读写头84的位置表示值

或绝对位置可由下列等式得到：

(公式一)

图7中的预设阀值亦可由资料区15间任选一点来决定，也就是以该选取点至零点的距离为预设阀值。如果目前位置表示值小于该预设阀值，而且得到的时间码位于重叠区域，则可很明确的判别是在内圈的导入区14。反之，则判别是在外圈的导出区16。

图9a为本发明判断光学读写头位置的装置9a的一实施例的功能方块图。一马达驱动器92会产生控制信号以控制一雪橇马达91的运动，该控制信号包含命令雪橇马达91旋转的方向及角度资料，因此一位置计算单元93能根据这些资料及上述公式一而计算出光学读写头的绝对位置或位置表示值。

一般雪橇马达91是采用步进马达(stepping motor)，因此其每一行程(或周期)的控制信号包含n个连续脉波(pulse)及旋转的方向性(+/-)。步进马达每接受到一个脉波会产生一个单位步进角A的转动，同时导螺杆83也会有相同角度的转动。若导螺杆83完成一圈的旋转运动(转动360□)，则光学读写头84会移动一个螺距(lead pitch)L的距离。因此可以由上述条件得到下列公式所表示的第m行程移动距离D_m：

$D_m=\frac{A\×n}{360}\×L...$ (公式二)

该行程移动距离配合旋转的方向性就能得到每一行程位移，该位置计算单元93只要根据公式一逐步累加就能算出PUH位置表示值，亦即与零点的距离值。

图9b为本发明判断光学读写头位置的装置9b的另一实施例的功能方块图。由一位移感测模块94就能检知有关光学读写头84位移的原始数据，该位移原始数据经过位置计算单元93′编译及计算后可得到光学读写头84的绝对位置。若位移感测模块94无法检知出方向性原始数据，则可由控制信号提供位置计算单元93′相关的资料。

图10a～10b两个实施例可用来进一步说明位移感测模块94的实际构成方式。以一位移传感器101来感应光学读取头84或固定座82的位移原始数据，例如：光学尺(optical linear scale)。或者是在导螺杆83上装置光栅轮盘102，而由光感测组件103读取光栅轮盘102上遮蔽或光通的次数。由于光栅轮盘102上狭缝为等分角度排列，因此可利用该等角的角度及光通的次数而得到位移的距离(与公式二为相同的计算方式)，其中光栅轮盘102及光感测组件103构成一位移感测模块104。另外还可配合控制信号中旋转方向性资料，如此就能知道PUH的位置表示值。

综上所述，本发明较现有技艺具有下列几点优点：

(1)不须要在各种不同的流程中增加位置辅助判断的条件的程序，而在读取目前位置时以绝对的条件作判定。相较于现有技艺的繁复步骤，本发明不会发生逻辑上判断错误，且程序较简单而易于维护。

(2)对于光盘片的时间码有重叠的情况，其内外圈相关区块的位置差异极大，甚至个别对应的半径距离会超过3公分，也就是半径比例将超过2倍。所以不需要非常精确的位置计算单元或位移感测模块就能满足辨别地址数据重叠的目的。若是采简单计算雪橇马达的控制信号，则更是有不增加硬件且容易实施的优势。

(3)直接得到光学读写头的绝对位置，因此均不受光学储存装置的主轴转动模式、主轴转动频率及寻轨的稳定度的影响，也和储存装置的运作状态无关，本发明实在是一种强健(robustness)的位置判断方法。也因此在实施上完全不必再耗费时间等待系统控制稳定，且系统运作上会更有效率。

Claims (18)

1.一种判断光学读写头位置的方法，其特征在于，包含下列步骤：

在一光盘片径向上设定一基准点；

撷取一光学读写头沿该光盘片径向上各行程的位移原始数据；以及

根据该基准点及该些位移原始数据计算出该光学读写头在该径向上的位置表示值，该位置表示值是该光学读写头的目前位置至该基准点的距离。

2.如权利要求1所述的判断光学读写头位置的方法，其特征在于，另包含下列步骤：

若该光学读写头目前在该光盘片的位置是落入一地址资料重叠区域，则将该光学读写头位置表示值与一预设阀值作比较，以决定该光学读写头是在该预设阀值所代表位置的外侧或内侧，其中该外侧是指相对于该光盘片的中心孔的方向。

3.如权利要求2所述的判断光学读写头位置的方法，其特征在于，该地址资料重叠区域为该光盘片上预刻沟槽的绝对时间的时间码重叠的区域。

4.如权利要求1所述的判断光学读写头位置的方法，其特征在于，该位移原始数据是由驱动该光学读写头的马达的控制信号检测得到。

5.如权利要求4所述的判断光学读写头位置的方法，其特征在于，另包含下列步骤：

计算各行程的位移 $D_m=\frac{A\×n}{360}\×L$ ，其中n为利用该控制信号在一行程中产生的脉波数量，L为驱动该光学读写头的导螺杆的螺距，A为该马达的步进角；以及

由该控制信号的旋转方向而得到各行程的位移方向。

6.如权利要求1所述的判断光学读写头位置的方法，其特征在于，该位移原始数据是由一位移感测模块检测该光学读写头在每一行程中的移动距离而得到。

7.如权利要求5所述的判断光学读写头位置的方法，其特征在于，该位移原始数据中的方向性是由驱动该光学读写头的马达的控制信号检测而得到。

8.如权利要求1所述的判断光学读写头位置的方法，其特征在于，另包含下列步骤：

将该些位移累加而计算出该位置表示值。

9.一种判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该光学读写头是设置于一导螺杆上，并有一马达驱动该导螺杆使该光学读写头沿一光盘片的径向运动，该装置包含：

一位置计算单元，用于撷取该光学读写头的位移原始数据，并根据该些位移原始数据以计算出该光学读写头在该径向上与一基准点的距离。

10.如权利要求9所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该位置计算单元由该位移原始数据得到每一行程的位移，然后将该些位移累加而计算出与该基准点的距离。

11.如权利要求9所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该位移原始数据包括由该马达的控制信号中读到每一行程中产生的脉波数量及旋转方向性。

12.如权利要求11所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，各行程的位移 $D_m=\frac{A\×n}{360}\×L$ ，其中n为利用该控制信号在一行程中产生的脉波数量，L为驱动该光学读写头的导螺杆的螺距，A为该马达的步进角。

13.如权利要求9所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，另包含一位移感测模块，用于检测该光学读写头的目前位置，并产生该位移原始数据。

14.如权利要求13所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该位移感测模块是用于检测该光学读写头在每一行程中的位移。

15.如权利要求14所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该每一行程中的位移方向是由该马达的控制信号检测而得到。

16.如权利要求13所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该位移感测模块是检测该导螺杆在每一行程中的旋转角度。

17.如权利要求13所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该位移感测模块包括一具有孔洞或狭缝的光栅轮盘及一能检测该孔洞或狭缝的光感测组件。

18.如权利要求9所述的判断光学读写头位置的装置，其特征在于，该基准点是该光学读写头沿该光盘片径向运动的极限点。

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