CN100452229C - 一种光学读取头的读取速度控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学读取头的读取速度控制装置及其方法，用来读取一光盘片上的资料，该读取速度控制装置包含有一寻轨补偿器，一一适应性补偿器以及一误差讯号产生器。该寻轨补偿器用以推动该光学读取头的驱动装置。该适应性补偿器用于当该光学读取头的一致动器位置接近一非线性区域时，依据该光学读取头所接收的一误差讯号推动该驱动装置，使该致动器位置离开该非线性区域。该误差讯号产生器用以根据该致动器与一碟片间的位置关系，以产生该误差讯号至该适应性补偿器。

Description

一种光学读取头的读取速度控制装置及其方法

技术领域

本发明是提供一种光学读取头的读取速度控制装置及其方法，特别是一种附有适应性补偿器以防止致动器进入非线性区域的光盘机。

背景技术

在信息大量流通的现代社会，光盘片以其轻薄的重量体积、低廉的价格，却拥有高容量的信息储存能力，已成为现代生活中不可或缺的资料储存媒体。

当然，光盘片上储存的高密度信息，必须要透过光盘机，才能被读出而做进一步的应用。尤其是凡事讲求速度的现代社会，不仅光盘片上储存资料的密度不断的提高，更讲究光盘机读取光盘片上资料的速度。要让光盘机能快速地读取高密度的资料，意味着光盘机必须要具备精密的控制系统。而发展完备精密的光盘机控制系统，也成为信息产业的重要课题。

请参考图1，图1为一传统光盘机10的外视图。光盘机10是用来读取光盘片14上的资料；光盘机10本身由壳体12包覆于外，有一承载台16以可转动的方式设于壳体12上，壳体12上另开有一孔隙17，露出壳体12内的读取头座18。而读取头座18是以可左右滑动的方式设于壳体12中，负责扫描光盘片14上的资料。当光盘片14置于承载台16上而被带动旋转时，读取头座18便会沿孔隙17的方向左右滑动，使光盘机10得以读取光盘片14上的资料。

为进一步描述光盘机10的内部构造，请参考图2，图2为光盘机10内部结构的示意图。为了凸显光盘机10的内部结构，光盘机10的部分壳体12已在图2中被移除。光盘机10中设有一转轴马达15，固定于壳体12上，并可带动承载台16转动，进一步带动放在承载台16上的光盘片14(图2中仅绘出部分)转动。光盘机10读取资料的主要模组由读取头座18做为主体。读取头座18可沿一固定于壳体12上的滑轨30左右滑动(即沿图2中方向34的方向)，其滑动的动作则由驱动装置20驱动。驱动装置20包含有装设于壳体12的驱动马达20a，由驱动马达20a带动而转动的齿轮20b以及固定于读取头座18的锯齿片20c。当驱动马达20a带动齿轮20b转动时，与齿轮20b咬合而固定于读取头座18上的锯齿片20c便可带动读取头座18沿滑轨30左右滑动了。为了读取光盘片14上的高密度资料，读取头座18不仅本身可左右滑动，读取头座18上还另外设有一个致动器22，可在读取头座18上一个固定范围内左右移动，如图2中方向36所指示。致动器22上固定有一个光学探头32(通常为一透镜)，连接于设置在读取头座18中的光源26；也就是说，光源26发出的光线(一般为激光)，会经由光学途径(一般由反射镜与棱镜共同形成)，通过致动器22上的光学探头32而入射至光盘片14的下表面。而由光盘片14反射的光线，也会经由致动器22上的光学探头32，回到读取头座18，使光盘机10得以读出光盘片14上所储存的资料。至于致动器22本身在读取头座18上左右滑动的动作，则是由设于读取头座18上的伺服装置24施加一推力给致动器22来驱动致动器22。

为了能顺利从光盘片14上将高密度储存的资料读出，光盘机10设有一控制机制，以控制、协调致动器22及读取头座18的动作。请参考图3，图3为光盘机10的控制机制的示意图。在现行的光盘片规格中，光盘片14上的资料，都是沿着固定的轨道依序写入光盘片14上。图3中的光盘片14上，就画出了一条储存资料的轨道46。为了读出轨道46上的资料，光盘机10的读取头座18与致动器22必须使光学探头32锁定轨道46的位置；随着光盘片14转动，光盘机10就能依序读出储存于轨道46上的资料了。为达此目的，光盘机10的控制机制设有一控制电路38，控制光盘机10的动作；控制电路38中设有一补偿装置48，用来控制驱动装置20与伺服装置24。另一方面，读取头座8上也设有一感测器28，连接于致动器22；也就是说，由光源26发出、透过光学探头32入射光盘片14的光线，会由光盘片14反射并再经由致动器22上的光学探头32射入感测器28中。借着分析入射至感测器28的光线，感测器28可感测读取头座18与致动器22是否已使光学探头32锁定轨道46，并透过电连接通道将感测的结果传送到控制电路38；而控制电路38就会根据这个感测的结果，以补偿装置4控制驱动装置20与伺服装置24，分别调整读取头座18与致动器22的动作，确保光学探头32能锁定轨道46的位置，使光盘机10能正确地读出储存于光盘片14上轨道46中的资料。

在上述传统光盘机10用来锁定轨道的控制机制中，控制电路38是以一定的方式透过驱动装置20与伺服装置24分别控制读取头座18与致动器22的动作。读取头座18可移动的范围大，但其控制的响应较慢，动作也比较不精确，只能做粗略的锁轨动作；致动器22可移动的范围较小，但响应较快，能做精确的锁轨动作。控制电路38合并控制两者，以兼顾各种锁轨的需要(如大范围跨轨与小范围锁轨)。控制电路38控制读取头座18与致动器22两者配合移动的特性，称为从动性。读取头座18与致动器22两者之间的从动性，不仅与控制电路38的控制此两者的控制模式有关，也与驱动这两者的驱动装置20与伺服装置24的机械特性有关。请再次参考图3。虽然伺服装置24可提供一推力推动致动器22在读取头座18上的一个固定范围40内左右滑动，但致动器22所受到的推力与致动器22在固定范围40内的位移两者之间的关系却会因致动器22的固定范围40内的位置不同而有所变化。依据致动器22所受推力与致动器的位移两者间的关系，固定范围40可被区分为线性区域44与非线性范围42。在线性区域44中，致动器22受伺服装置24推动的推力与致动器22的位移呈现线性关系。相对地，在固定范围40中的非线性区域42，致动器22所受的推力与致动器22本身的位移呈非线性关系。在固定范围40中的所以会存在线性区域44与非线性区域42，是由于伺服装置24与致动器22两者的机械特性所导致。

在线性区域44中，控制电路38可以依照致动器22受力与位移的线性关系，用线性的模式透过伺服装置24对致动器22施加推力，进而控制致动器22在读取头座18上的位置，并确保读取头座18与致动器22之间的从动性。相对地，在非线性区域42中，若控制电路38仍以线性模式控制致动器22，便无法透过伺服装置24有效地控制致动器22的位置，也无法确保读取头座18与致动器22的从动性。一旦读取头座18与致动器22间的从动性无法确保，光盘机10就无法正确的锁轨并读取光盘片14上的资料了。既然在现今的技术下，非线性区域42的存在是不可避免的，在设计控制电路38的补偿装置48时，都会特别设定读取头座22与致动器18间的从动性，以便将致动器18的位置，保持在固定范围40中的线性区域44。

在今日工业分工精细的情况下，驱动装置、读取头座、伺服装置与致动器这些硬件设备与控制电路38等控制线路晶片，都是由不同部门，甚至不同厂商设计制造的。在设计控制电路中补偿装置的控制模式时，必须要依据硬件设备的规格。但工业生产总有不可避免的误差，生产出来的硬件设备也会偏离原设计的规格。虽然控制电路38中的补偿装置48已根据硬件设备的规格设计将致动器22保持在读取头座18上的线性区，但硬件设备生产的误差，却会使补偿装置48中被设定的从动性控制失效，导致光盘机10无法正常锁轨并读取光盘片14上的资料。当然，补偿装置48本身的设计不良，也会导致从动性失效，使致动器22进入非线性区域42而难以控制。另外，光盘片14本身因生产不良所产生的偏摆现象，也容易造成从动性失效。所谓光盘片14的偏摆现象，是指光盘片14置于承载台16后，承载台16转动的轴心与圆形光盘片14的圆心不重合。偏摆现象会连带地使光盘片14上轨道的位置变动，尤其是对高倍速的光盘机10而言，其光盘片14的转速高，偏摆现象造成的轨道位置变动也很明显。轨道位置随光盘片14转动而快速变动，读取头座18与致动器22也要快速地改变位置才能锁定轨道，若从动性的控制响应较慢，从动性的控制就可能失效。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种一种光学读取头的读取速度控制装置，至少包括：一寻轨补偿器，用以推动该光学读取头的驱动装置；一适应性补偿器，用于当该光学读取头的一致动器位置接近一非线性区域时，依据该光学读取头所接收的一误差讯号推动该驱动装置，使该致动器位置离开该非线性区域；以及一误差讯号产生器，用以根据该致动器与一碟片间的位置关系，以产生该误差讯号至该适应性补偿器。

本发明又提供一种光学读取头的读取速度控制方法，至少包括：依据一误差讯号以判断一致动器是否已接近一可移动范围内的一非线性区；以及若该致动器位置已接近该非线性区，则以一附加力使该致动器远离该非线性区；其中一句该误差讯号以判断该致动器是否已接近该可移动范围内的该非线性区还包括：根据该致动器与一碟片间的位置关系产生该误差讯号；以及若该误差讯号的幅度大于一预定值时，该致动器已接近该可移动范围内的该非线性区。

附图说明

图1为传统光盘机的外视图。

图2为图1光盘机内部结构的示意图。

图3为图1光盘机控制机制的示意图。

图4为本发明光盘机的外视图。

图5为图4光盘机控制机制的示意图。

图6为本发明相关控制方法的流程图。

符号说明

60光盘机        62壳体

64光盘片        66承载台

67孔隙          68读取头座

70驱动装置      72致动器

74伺服装置      76光源

78感测器        80滑轨

82光学探头      84、86方向

88控制电路      90固定范围

92非线性区域    94线性区域

96轨道          98补偿装置

100适应性补偿器

200、202、204、206、208、210、212、214、216、218步骤

具体实施方式

请参考图4，图4为本发明光盘机60的外视图。光盘机60以壳体62为本体，用来读取光盘片64上储存的资料。壳体62上可转动的承载台66可带动光盘片64旋转；而壳体62上的孔隙67可以让以可左右移动的方式装设在壳体62内的读取头座68读取光盘片64上的资料。

为使光盘机60能有效读取光盘片64上的资料，光盘机60亦设有一控制机制。请参考图5。图5为光盘机60控制机制的示意图。光盘机60的硬件设备与光盘机10的硬件设备近似。光盘机160的读取头座68可由驱动装置70驱动，而在滑轨80上左右(也就是沿着方向84的方向)移动；致动器72可接受伺服装置74提供一推力而在读取头座68上的一个固定范围90内左右移动(沿方向86的方向)。光盘机60中的驱动装置70可以是图2中的驱动装置20，但也可以采用其他种类的驱动装置。在致动器72设有光学探头82；设于读取头座68上的光源76与感测器78分别都与致动器72连接，也就是说，光源76发出的光线(其是为激光)可经由一定的光学路径(如反射镜与棱镜的反射与折射)，通过致动器72上的光学探头82(通常为一透镜)，入射至光盘片64；由光盘片64反射的光线也会经过致动器72上的光学探头82，一部分提供读取头座68以读取光盘片64上的资料，一部分则经由光学路径入射到感测器78中。为了使致动器72上的光学探头82能对准光盘片64上储存有资料的轨道96，感测器78可分析其收到的光线，并判断由光源76发出的光线在透过光学探头82后，是否已正确对焦于光盘片64的轨道96。若致动器72无法正确锁定轨道96的位置，光线也就无法对焦于轨道96，根据这无法正确对焦的光线反射并传回至感测器78的情况，感测器78便会产生一误差讯号。致动器72的位置距离正确锁轨的位置越远，误差讯号的幅度(magnitude)也会越大。

光盘机60中设有一控制电路88，其可经由电连接通路接收感测器78产生的误差讯号。为了控制读取头座68与致动器72能正确地锁定轨道96的位置，控制电路88中设有一补偿装置98，用来使驱动装置70提供一驱动力以驱动读取头座68。除了上述控制电路88及其中的补偿装置98，本发明光盘机60的最大特色就是另包含有一适应性补偿器100。补偿装置98与补偿装置48的作用类似，是设计来保持致动器72与读取头座68两者间的从动性；而适应性补偿器100的功能，则是要补偿补偿装置98对从动性的控制。

如前面曾讨论过的，虽然传统光盘机10设有补偿装置48，透过对驱动装置与伺服装置的控制，进而掌握读取头座与致动器两者的从动性。但在光盘机硬件设备品质不良、控制电路设计不佳或光盘片偏摆的情况下，仍无法保持从动性。为了弥补补偿装置98的不足，本发明光盘机60另外设有适应性补偿器100，以便将致动器72一直维持在固定范围90中的线性区域94内。本发明适应性补偿器100的工作原理可描述如下。首先，适应性补偿器100会依据由感测器78传送至控制电路88的误差讯号，判断致动器72是否已接近固定范围90中的非线性区域92；而判断法则的一个具体实施例，就是依据误差讯号的幅度是否已超过一预定值。如前面提到过的，在一般情况下，补偿装置98可以控制致动器72与读取头座68的从动性，将致动器72保持在线性区域94中，并锁定至轨道96的位置；此时误差讯号的幅度应该最小。相对地，若误差讯号的幅度超过一预定值，表示补偿装置98即将无法掌握致动器72与读取头座68的从动性，使致动器72无法锁定轨道96。这种情况便表示致动器72已接近非线性区域92了。在非线性区域92中，致动器72的位移与其受伺服装置74的推力呈复杂的非线性关系，使补偿装置88中原先针对线性关系设计好的控制模式已失效，以致于无法维持致动器72与读取头座68之间的从动关系。

为了防止致动器71进入从动性失效的非线性区域92，本发明光盘机60中的适应性补偿器100便可发挥作用。当适应性补偿器100判断致动器72已接近非线性区域92时(承前述实施例，即误差讯号的幅度已大于一预设值)，便会使驱动装置70以一附加力驱动读取头座68。此附加力与原来补偿装置98控制驱动装置70的驱动力相加，便可将读取头座68推离原来的位置。在读取头座68原先的位置，致动器72已接近非线性区域92；一旦读取头座68被适应性补偿器100透过驱动装置70另外施加的附加力推离这原先的位置，补偿装置98便会以读取头座68的新位置重新调整致动器72的位置，并将致动器72保持在线性区域94中远离非线性区域92的地方。当致动器72重新回到线性区域94时，补偿装置98的控制模式便再度生效，可以利用读取头座68与致动器72间的从动性锁定轨道96，并使误差讯号的幅度减少。随着误差讯号的幅度减少，适应性补偿器100判断致动器72已回到线性区域94中远离非线性区域92的区域(承前述实施例，即误差讯号的幅度已小于该预定值)，便不会再使驱动装置70对读取头座68另外施加该附加力，因为补偿装置98已可有效控制从动性并进行锁轨了。

一般而言，感测器78产生的误差讯号，不仅可以用幅度大小表示致动器偏离正常锁轨位置的程度，也可以用正负不同的极性，表示致动器是偏离到正常锁轨位置的左方或右方。在实际实施本发明的适应性补偿器100时，即可利用误差讯号的幅度大小与极性，设定附加力的大小与方向，使读取头座可以朝减少误差讯号的方向移动，并使补偿装置98能依据读取头座68的新位置，重新调整致动器72的位置。

在上述本发明的实施例中，本发明中的适应性补偿器100判断致动器72是否已接近非线性区域92时，是依据误差讯号的幅度是否已超过一预定值。调整此一预定值的大小，就可改变适应性补偿器100透过驱动装置70对读取头座68施加附加力的时机。一般而言，线性区域94与非线性区域92间的界线并不特别明显，且会随伺服装置74与致动器72的机械特性改变而改变；即使是同一厂商生产的同一型号，各产品间的机械特性也会有小幅度的差异。若要避免这些规格上的差异致致动器72误入非线性区域92，可将该预定值调小。这样一来，只要致动器72小幅偏离线性区域94中可正确锁轨的位置，误差讯号的幅度就会超过该预定值而使适应性补偿器100开始动作，使致动器72远离非线性区域92。另外，该预定值的大小也会和从动性的时域响应有关。若从动性的响应较慢，从读取头座68开始移动，到从动性使致动器72做出对应移动的这一个过程花费的时间就会比较长。由于适应性补偿器100是透过驱动装置70对读取头座68施加附加力再借由从动性使致动器72远离非线性区域，若从动性的响应慢，当适应性补偿器100判断致动器72已接近非线性区域而开始透过驱动装置70施加附加力，到致动器72经由从动性真正被驱动时，致动器72可能已经进入非线性区域了。为了避免上述情形发生，也可将该预定值调小，使适应性补偿器100可以较早透过驱动装置70施加附加力，留下较多的时间余裕让从动性发生作用。

总而言之，本发明的精神即在于使用一附加的适应性补偿器100，当补偿装置98因致动器72已接近非线性区域92而不足以提供足够的驱动力推动读取头座68使致动器72远离非线性区域时，此适应性补偿器100便可透过驱动装置70提供一额外的附加力，重新调整读取头座68的位置，使致动器72得以正确地锁定轨道96。归纳本发明中所使用的光盘机控制方法，请参考图6。图6为本发明中控制方法的流程图，其设有下列步骤：

步骤200：开始控制流程。

步骤202：读取误差讯号。

步骤204：产生驱动驱动装置的驱动力。

步骤206：在实施步骤202-步骤204的同时，也会进行步骤206-步骤208一步骤210至步骤212或214的流程；步骤206也是读取误差讯号。

步骤208：以低通滤波器过滤误差讯号，以除去误差讯号中干扰的杂讯。

步骤210：判断误差讯号的幅度是否大于一预设的预定值。若大于，表示致动器已接近非线性区，要继续至步骤212；若否，则继续至步骤214；

步骤212：产生一附加力。由步骤210至此，表示要另以一附加力控制读取头座；

步骤214：产生一零附加力。由步骤210至此，表示不须产生额外的附加力，故把附加力的值设成零。

步骤216：结合驱动力与附加力一起控制读取头座。

步骤218：结束控制流程。

上述由步骤200至步骤218的控制流程，可由一时钟脉冲驱动，在光盘机运作的期间不断的反覆进行，以正确地控制光盘机的动作。

上述讨论中以光盘机读取光盘片上资料的控制机制为例，但本发明中以设置适应性补偿器防止致动器在非线性区域所导致的控制模式失效，其发明的原理和精神当然可适用于可写入式光盘机将资料写入光盘片时的控制模式。可写入式光盘机的硬件设备与一般光盘机近似，将资料写入光盘片时仅涉及光盘片受光源照射的物理或化学作用，其控制读取头座与致动器的控制模式与一般光盘机相同，故本发明光盘机中设置适应性补偿器的作法亦可普遍应用于可写入式光盘机。

传统光盘机10中，仅有一个补偿装置48，用来控制读取头座与致动器间的从动性。相较之下，本发明光盘机60中，除了补偿装置98外，尚设有适应性补偿器100，可在补偿装置控制不足而导致误差讯号幅度过大的情况下，透过驱动装置70提供一额外的附加力，将致动器72维持在线性区域中，并能正确地锁轨。传统的光盘机控制方法中，仅单纯地产生一驱动力控制读取头座；本发明中的控制方法，则另外会根据误差讯号幅度大小决定一附加力，并以附加力结合驱动力来控制读取头座。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种光学读取头的读取速度控制装置，至少包括：

一寻轨补偿器，用以推动该光学读取头的一驱动装置；以及

一适应性补偿器，用于当该光学读取头的一致动器位置接近一非线性区域时，依据该光学读取头所接收的一误差讯号推动该驱动装置，使该致动器位置离开该非线性区域；

一误差讯号产生器，用以根据该致动器与一碟片间的位置关系，以产生该误差讯号至该适应性补偿器。

2.一种光学读取头的读取速度控制方法，至少包括：

依据一误差讯号以判断一致动器位置是否已接近一可移动范围内的一非线性区；以及

若该致动器位置已接近该非线性区，则以一附加力使该致动器远离该非线性区；

其中依据该误差讯号以判断该致动器是否已接近该可移动范围内的该非线性区还包括：

根据该致动器与一碟片间的位置关系产生该误差讯号；以及

若该误差讯号的幅度大于一预定值时，该致动器已接近该可移动范围内的该非线性区。

3.如权利要求2所述的光学读取头的读取速度控制方法，其中依据该误差讯号以判断该致动器是否已接近该可移动范围内的该非线性区还包括：

根据该致动器与一碟片间的位置关系产生该对应的误差讯号，其中该误差讯号为一极性形式；以及

根据该误差讯号的该极性以判断该致动器已接近该非线性区。

4.如权利要求3所述的光学读取头的读取速度控制方法，其中该误差讯号的该极性为以正负值表示该致动器偏离方向与程度。

Images