CN100463054C - 获取轨道摆动信号的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备，通过这种设备，在其自身用于恢复光存储介质上摆动轨道中包含的地址信息的信号的恢复期间，获得尽可能最优的信噪比。根据本发明的用于获取轨道摆动信号的设备包括：检测器，具有至少两个检测器区域，用于检测从光存储介质反射的光束；第一可变时延元件，可切换地与所述第一或第二检测器区域相关联；相减装置，其输入与所述第一可变时延元件的输出相连，以及与非时延检测器区域的输出相连，所述相减装置的输出产生轨道摆动信号(TW)，以及检测装置，其输出信号被用于将第一可变时延元件自动设置为最优值，并产生所述第一可变时延元件与所述第一或第二检测器区域之间的关联；其中，能够在从光存储介质读取和/或向光存储介质写入的同时调整所述第一可变时延元件。

Description

获取轨道摆动信号的设备

技术领域

本发明涉及一种设备，通过这种设备，在其自身用于恢复光存储介质上摆动轨道中包含的地址信息的信号的恢复期间，获得尽可能最优的信噪比，通过这种设备，能够以尽可能少的误差读取存储在光存储介质中的地址信息。

背景技术

图1示出了获取信号(TW)的典型设备，该信号由解码单元用于解码包含于光存储介质的摆动轨道中的地址信息。获取信号的基础是，链接来自光检测器的信号。在这种情况下，利用了以下特征，即，到达光存储介质的扫描光束导致了所谓的推挽效应。该推挽效应基于在轨道边缘处形成的衍射效应，使得不仅从反射存储层沿光检测器方向反射垂直光束(所谓零级)，而且还反射了更高级的光束，并且不精确地以与存储层区域成直角反射更高级的光束。在这种情况下，物镜仅收集零级和+/-一级反射光束，并且将这些光束成像在光检测器上，其中，光检测器被细分为至少两个区域。在这种情况下，依据轨道位置，在零级与+/-一级之间的重叠区域中形成不同强度的相消干涉，并且能够以跟踪误差信号的形式来估计该相消干涉。因此，将产生的跟踪误差信号称为推挽跟踪误差。在这种情况下，该跟踪误差信号的高频分量代表摆动轨道的偏差。

为了使用推挽方法获取信号，必须如图1所示地链接来自光检测器的输出信号。典型地，除了推挽信号之外，为了可以同时获取聚焦的误差信号，将光检测器细分为四个区域。为了使用推挽效应来获取跟踪误差信号，实质上，将光检测器细分为右半部和左半部、以及这两个半分检测器的输出信号彼此相减是足够的。在四分检测器的情况下，通过形成逻辑链接(A+D)-(B+C)来实现该操作。然后，可以将以这样的方式形成的输出信号的低频分量提供给轨道调整器，作为跟踪误差信号。轨道调整器自身确保移动扫描光束，使之尽可能靠近预定轨道的轨道中心。

通常，在光存储介质是适于读取或写入的盘的形式的情况下，这样配置预模压(premoulded)轨道，使得这些轨道表现为交错螺旋(interleaved spiral)或同心圆。尤其是在光存储介质适于被写入的情况下，为了找到介质上的特定位置，附加地，以特定形式来摆动预模压的轨道。这意味着，轨道并不近似为直的，而是以曲折线模压的。在这样的情况下，可以以这些曲折线的形式包含地址信息，并将地址信息用于对该光存储介质上特定位置的识别。在这种情况下，对编码使用不同的方法，例如，频率调制、FSK或相位调制。此外，还可以将摆动信号(轨道摆动＝TW)用于转速信息以及预设写入数据速率。

通常，为了避免对轨道控制和数据信号的读取质量产生显著影响，使该轨道摆动保持较小的调制范围。因此，将调制范围保持在轨道间隔的百分之几的数量级内。此外，将调制频率保持在一频带内，典型地，该频带高于轨道调整器的上截止频率，但是低于数据信号的最低信号频率。在能够被写入(相变)的介质的情况下，由在具有不同反射强度的所谓凹坑(预模压介质)或区域上的亮度对比度来产生数据信号自身。通常，通过形成光检测器区域的和A+B+C+D，来获取数据信号。

由于轨道的小调制范围，从中获得的摆动信号(TW)的信噪比相对较低。另一方面，为了允许可靠的读和写，意欲可靠地解码和重构编码地址信息和基频。

根据现有技术，将信号TW提供给解码单元和/或时钟生成单元，这些单元用于对包含于光存储介质上的摆动轨道中的地址信息进行解码，或者用于形成写时钟。

有利地，如在图1中所示，在将信号TW提供给解码单元和/或时钟生成单元(TWF)之前，通过适当的滤波器，从信号TW中去除干涉分量。

另一方面，通过光检测器输出信号的相加，来形成从盘中再现信息内容的数据信号(HF)。为了可以检测光检测器信号的和，通过在光存储介质上写入明/暗对比度、或者通过在光存储介质上预模压所谓的凹坑来存储信息。

如果扫描光束跟随预模压轨道的中心，则在光存储介质的区域上反射扫描光束，使得在理想的情况下，在光检测器上成像圆光点，在圆光点的两侧，能够观察到由推挽效应产生的已提及的干涉。通过扫描光束(数据信号)照亮的区域的亮度对比度，来调制该光点的总强度。

由于通过亮度对比度来存储数据信号，因而根据存储层上的反射来调制光点强度。在理想的情况下，这与两个半分检测器同步。由于从两个半分检测器之间的差中获得跟踪误差信号和从中推导出的信号TW，所以假如在两个半分检测器上的强度调制的振幅和相位相同，则在该相减过程期间，会抵消由亮度对比度引起的信号分量。

然而，如果扫描光束在检测器上的成像不是理想的轴向对称，则在再现摆动轨道的搜索(sought)信号分量上叠加了HF成分(contribution)。这意味着，不能很好地估计由摆动轨道引起的信号分量，使得在地址估计中出现误差。

光检测器的不对称照亮可以具有两个实质的作用。第一效果是，在半分检测器A+D和B+C上不相等地分配由亮度对比度引起的强度调制。这意味着，由半分检测器A+D和B+C的亮度调制引起的信号分量具有不同的强度，以及在相减过程中，彼此不能抵消。这能够通过在两个半分检测器进行计算之前将增益与TW信号匹配，来进行抵消。这在图2中示出了。

然而，除了半分检测器上的不平衡亮度调制之外，光检测器的不对称照亮的另一个作用还可以是，在半分检测器之间的亮度调制中发生时移。例如，作为扫描光束扫描具有轨道偏移的轨道的结果，或者作为由于光扫描仪自身的调整容限而使光点在存储介质上发生形变的结果，会发生该亮度调制的时移。

如图2所示，当存在这样的时移时，来自半分检测器的输出信号通过具有加权增益的相减计算，将不会使由亮度调制导致的信号分量彼此抵消。

WO 98/01855公开了一种设备，允许在使用跟踪误差信号TE之前，自动地调整时延元件τA至τD。在这样的情况下，其目的是，在时延元件的帮助下来修正各个检测器信号之间的任何平均(mean)时移，使得之后产生的跟踪误差信号没有任何偏移。在闭合的控制环路中使用跟踪误差信号之前，执行调整过程自身。一完成调整过程，就冻结时延元件设置，然后使用这些常数值激活控制过程。然后，从已经修正了其时序的检测器信号的相位角中获得跟踪误差信号TE。

发明内容

本发明的一个目的是，提出了一种在向光存储介质写入和/或从光存储介质读取的器具中的设备，该设备能够产生与半分光检测器的亮度调制中的时移无关的TW信号。

基于当两个半分光检测器中的变光(changing light)振幅相对彼此发生时移时、与对比度有关的分量不会彼此抵消的假设，在相减过程前，通过在计算两个半分光检测器的两输出信号之前对引导(leading)信号进行时移，实现了改进。

本发明的另一目的是，提出了一种在向光存储介质写入或从光存储介质读取的器具中的设备，该设备自动地设定一个或多个时延元件的时延，使得在相减过程期间，干涉亮度对比度/信号分量尽可能彼此抵消。

根据本发明的用于获取轨道摆动信号并实现了上述目的的设备包括：

- 检测器，具有至少两个检测器区域，用于检测从光存储介质反射的光束，

- 第一可变时延元件，可切换地与第一或第二检测器区域相关联，

- 相减装置，其输入与第一可变时延元件的输出相连，以及与非时延检测器区域的输出相连，该相减装置的输出产生轨道摆动信号(TW)，以及

- 检测装置，其输出信号用于将第一可变时延元件自动设置为最优值，并产生第一可变时延元件和第一或第二检测器区域之间的关联，

其中，能够在从光存储介质读取或向光存储介质写入的同时调整第一可变时延元件。

本发明基于以下目的：根据两个半分检测器之间的变光调制，使HF信号分量尽可能彼此抵消，以符合信号分量之间的时移变为零、即信号分量彼此同相的前提条件。

附图说明

为了帮助理解，将参照图1至12，对本发明进行解释，其中：

图1示出了获取摆动信号的典型设备，

图2示出了获取摆动信号的设备，其中，在对两半分检测器进行计算以产生摆动信号之前使用增益，

图3示出了本发明的第一示例性实施例，

图4示出了在两信号路径上具有时延元件的本发明的示例性实施例，

图5示出了具有固定和可变时延元件的本发明的示例性实施例，

图6示出了具有可以改变预定初始时延的两时延元件的本发明的示例性实施例，

图7示出了具有增益平衡的附加调整的本发明的示例性实施例，

图8示出了具有自动调整时延的本发明的示例性实施例，

图9示出了具有自动调整时延的本发明的另一示例性实施例，

图10示出了具有自动调整时延的本发明的第三示例性实施例，

图11示出了本发明的第一示例性实施例，

图12示出了本发明的第一示例性实施例。

具体实施方式

图3中的第一示例性实施例示出了使用具有四个光敏区域的光检测器的最小配置，其中，为了产生无干涉(interference-free)信号TW而使用时延元件。首先，放大四个光检测器信号，并通过加法(A+D)和(B+C)来产生两个信号元素，在各个半分光检测器上再现调制。在执行后续的减法过程之前，其中一个信号经过具有可变地可调整时延t₂的时延元件D2，使得根据以下关系形成输出信号：

TW`＝(A+D)-(B+C)’，其中，(B+C)’＝(B+C)由D2进行时延，在下文中表示为(B+C)_D2。

由具有较大时移的信号来控制对要由D2进行时延的信号的选择。在图3示出的示例中，信号路径(A+D)中的信号落后于信号路径(B+C)中的信号，因此，信号路径(B+C)通过开关与时延元件D2相连。时延元件D2的输出通过开关、并通过放大器，与求和点的负输入相连。在这种情况下，信号路径(A+D)通过第二放大器，与求和点的正输入相连。时延意味着，在相减过程之前，利用时延元件，在半分检测器上成像的数据信号分量彼此能够发生不同时移的移动，使得如果这两个数据信号分量具有相同振幅，则彼此抵消。

在实践中，不可能产生能够将其时延t设置为以零值开始的时延元件D2。实际的时延元件具有最小时延时间t₁。为此，图3示出了另一时延元件D1，D1具有与时延元件D2的最小时延值相同的时延值。这允许将实际时延元件彼此的相对时延设置为从零直到值Δt。因此，对于示出的开关位置：

TW`＝(A+D)’-(B+C)’其中，(A+D)’＝(A+D)由D1延时了t₁，下文中表示为(A+D)_D1，以及其中，(B+C)’＝(B+C)由D2延时了t₁+Δt，下文中表示为(B+C)_D2。

通常，不能提前确定来自两半分光检测器的输出信号中的哪个将及时输入、以及哪个将落后输入。这取决于扫描仪的特征和所读取的存储介质的特征。因此，必须能够按照需要将可变时延元件插入两信号路径。在图3中，这通过具有四个开关的开关设备来实现。

为了避免使用大量的开关，有利地，如图4所示，分别将时延元件D3或D4安装在两信号路径上。第二示例性实施例的相应信号计算为：

TW`＝(A+D)_D3-(B+C)_D4

典型地，将时延元件设置在及时输入信号的信号路径上。使时间上落后的信号中的时延保持为最小可能值。

为了获得与亮度模块无关的信号，最重要的是，在经过时延元件之后，产生的输出信号(A+D)’和(B+C)’之间相对彼此不再有任何时移。在对TW信号的形成的次要的特定限制范围内，两和信号之间的绝对时移是(A+D)’和(B+C)’。为此，如图5所示，可以利用固定设置时延元件D5来给两路径之一赋予预定时延t₅，以及利用可变时延元件D6将第二信号延时t₆。这具有以下优点，即，两信号(A+D)’和(B+C)’能够在仅有一个可变时延元件D6的帮助下，相对彼此同步地进行时移，而与非时延信号(A+D)和(B+C)之间的时间关系无关。为了更精确，例如，时延元件D5具有固定时延t₅，而时延元件D6具有时延t₆＝t₅+Δt。

在图6中示出的另一变体包括两个可变时延元件D7和D8，D7和D8的时延能够根据预定初始时延t₇，₈进行变化，即，t₇＝t_7，8±Δt，以及t₈＝t_7，8±(-Δt)。由于沿相反的方向(in opposite sense)来调整值Δt，所以有利地，在两信号(A+D)’和(B+C)’之间找到时延平衡，这简化了调整过程。

所有的上述解决方案具有以下共同特征，即，能够对于彼此来调整两信号(A+D)’和(B+C)’之间的时延。如图7所示，除了调整增益平衡之外，如果两信号的(A+D)’和(B+C)’的振幅不同，也能够完全地抑制亮度调制。使用以下关系来计算信号是尤其有利的：

TW`＝K*(A+D)’-(l-k)&(B+C)’，其中，(A+D)’＝(A+D)由D7进行时延，以及(B+C)’＝(B+C)由D8进行时延。

通常，通过使用滤波器去除诸如由残留跟踪误差等引起的低频干涉之类的不期望的信号分量，以从提供给地址解码单元和/或时钟生成单元的信号TW中获取在图2中标注为TWF的信号。为了简化，已在从图3开始的图示中将这些功能模块省略。

然而，在向光记录介质写入和/或从光记录介质读取的器具的操作期间，在操作期间，由于加热、老化、或者其它扰动变量，会出现这样的情形，其中，在光检测器上的强度分配或图像位置改变了。尤其是由于聚焦控制或轨道控制中的残留误差的结果，会出现诸如这样的情形。

如果在器具的生产期间只设置一次时延，则该时延不能动态地适于改变的变量。

如已描述的，光检测器区域的输出信号之和(A+B+C+D)被用于获取HF信号。在这样的情况下，HF信号的电压与从光存储介质中反射的强度成正比，因而取决于亮度对比度。相应的情形应用于两半分检测器(A+D)和(B+C)，因此，如果在相减过程之前在两信号路径(A+D)’和(B+C)’上正确地设置了时延，则HF信号分量将彼此抵消，同样符合信号振幅具有相同幅值的前提条件。然而，如果在两信号(A+D)’和(B+C)’之间存在时差，则即使信号振幅相同，在相减过程之后，信号TW中也仍然存在不期望的HF信号分量。

为了确定信号(A+D)’和(B+C)’之间的时移，有利地，使用时差检测器或者相位检测器。来自时差检测器或者相位检测器诸如此类的输出信号将两输入信号之间的时移表示为与时移成正比的值。如果两输入信号(A+D)’和(B+C)’之间的时差等于零，则输出电压也等于零。来自检测器的输出电压将在下文中被称为时间误差。

如果两输入信号(A+D)’和(B+C)’之间的时差不等于零，则可以从时间误差信号的幅值中得到一个量，两信号(A+D)或(B+C)之一必须相对于(B+C)或(A+D)中的另一信号延时该量。因此，该时间误差信号可以被用于建立控制环路，该控制环路也自动地产生一个或多个元件的最佳设置。有利地，在时差检测器与时延元件之间连接调整器，该调整器包含比例组件和/或有利地包含积分组件。也通常将诸如此类的调整器称为环路滤波器。在控制环路中的积分行为的优点在于，依据积分时间常数的时间，总是设置时延，使得输入信号之间的时差为零。

图8中示出了包括上述特征的第一示例性实施例。该实施例基于图3中示出的设备，还包括时差检测器、调整器、数学符号检测器和绝对值器件。由开关设备使用时间误差信号的数学符号，来选择将由可以可变地设置的时延元件D2延时相对值Δt的信号。由绝对值器件从来自调整器的输出信号中获得值Δt的幅值。

除了图4中示出的设备之外，在图9中示出的第二示例性实施例还具有时差检测器、调整器、数学符号检测器、以及绝对值器件。来自数学符号检测器的输出信号控制开关设备的开关位置，使得来自绝对值器件的输出信号控制输入信号将要延时至较大程度的时延元件的时延。

图10中示出了第三示例性实施例。该实施例具有以下优点，即不需要如先前示例性实施例中的开关设备之类的设备。也不需要将来自调整器的输出信号分成数学符号和幅值。在图5中示出的基本设备中添加时差检测器和调整器。来自调整器的输出信号直接控制时延元件D6，在这样的情况下，也可以假设来自调整器的输出为负值。由于两时延元件的初始时延t₅，所以可以将时延的相对值相对于彼此设置为正或负。

在如图11示出的第四示例性实施例中，可以使用来自调整器的输出信号，沿相反的方向控制时延元件。以初始时延t_7，8开始，来自调整器的输出信号重新调整时延元件的时延，直至由时差检测器定义的时差Δt等于零。

例如，上述示例性实施例中的时延元件可以是模拟时延元件的形式，可以利用控制电压来改变该时延元件的时延。例如，如果来自时间误差检测器的输出信号与作为调整器的积分器相连，则积分器改变输出电压，直至信号(A+D)’和(B+C)’之间的时差为零。作为示例，在第三示例性实施例中(参见图10)，如果来自积分器的输出信号控制来自时延元件D6的值Δt，则这导致了具有积分行为的控制环路。

可以说，对于所有上述示例性实施例，有利地，时差检测器具有边缘控制相位检测器的形式，在比较器的帮助下，该检测器的输入信号(A+D)’和(B+C)’被转换为二进制信号。例如，在CMOS模块CD4046中并入了诸如此类的边缘控制相位检测器。EP1058244中描述了尤其有利的边缘控制相位检测器。有利地，可以在时差检测器之前具有每个输入信号的高通滤波器或带通滤波器，这种滤波器仅允许HF信号频带通过，并从输入信号中去除了不期望的信号分量。

有利地，通过数字信号处理方法实现上述功能模块((A+D)和(B+C)的信号相加、信号时延、高通滤波器、比较器、相位检测器和环路滤波器/调整器)。因而例如，可以通过采样值的时钟控制时延、或者通过使用具有短时延步长(step)的适当的FIR滤波器(多相滤波器)，来实现时延元件。在EP1058244中，适当的时差检测器被描述为DPD检测器(具有或没有序列检测)。

图12示出了数字信号处理的示例性实施例。在这种情况下的基本功能与图10中的基本功能相对应，将不再进行解释。数字信号处理的特殊特征是，通常使用与HF信号异步的采样时钟CLK。与模拟实施方式相比，时差或相位检测器的功能有利地被分为两个任务元件。首先，两个时间检测器确定每种情况下数字化输入信号(A+D)和(B+C)的一个信号边缘相对于前一时钟边缘的出现之间的时间间隔。然后，利用时差计算器来确定在各个独立构建的时间检测器中确定的两个时间值，并将其传递给数字调整器作为时差误差。该调整器自身控制一个或多个数字滤波器，滤波器适当地对输入信号或多个输入信号进行时延。可以按相应的使用数字信号处理的方式来实现上述可选模拟示例性实施例。模拟和数字信号处理之间的其它接口以及有利的示例性实施例的组合也在本发明的适用范围之内。

根据本发明的方法在从其摆动轨道获取地址信息的介质(CD-R、CD-RW、MO→ATIP；DVD+RW→ADIP；BD、HD-DVD...)、或者将其摆动频率用于产生写时钟的介质(DVD+RW，DVD-RW，BD，HD-DVD...)的情况下尤其有利。

Claims (10)

1.一种用于获取轨道摆动信号的设备，包括：

- 检测器，具有至少第一检测器区域和第二检测器区域，用于检测从光存储介质反射的光束，

- 第一可变时延元件，可切换地与所述第一或第二检测器区域相连，

- 相减装置，其输入与所述第一可变时延元件的输出相连，以及与不同所述第一可变时延元件相连的检测器区域的输出相连，所述相减装置的输出产生轨道摆动信号(TW)，以及

- 检测装置，其输出信号被用于将第一可变时延元件自动设置为最优值，并且其输出信号被用于控制所述第一可变时延元件与所述第一或第二检测器区域之间的可切换的连接，

其中，能够在从光存储介质读取和/或向光存储介质写入时调整所述第一可变时延元件。

2.如权利要求1所述的设备，具有第二时延元件，其中：

- 所述第一可变时延元件可切换地与所述第一检测器区域相连，以及所述第二时延元件可切换地与所述第二检测器区域相连，或者所述第一可变时延元件可切换地与所述第二检测器区域相连，以及所述第二时延元件可切换地与所述第一检测器区域相连，

- 所述相减装置的输入与所述第一可变时延元件和所述第二时延元件的输出相连，以及

- 来自所述检测装置的输出信号被用于将所述第一可变时延元件自动设置为最优值。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第二时延元件是可变的，以及来自所述检测装置的输出信号被用于将所述第一和第二可变时延元件设置为最优值，其中，在从所述光存储介质读取和/或向所述光存储介质写入的同时，能够彼此独立地调整所述第一和第二可变时延元件。

4.如权利要求1至3之一所述的设备，其中，所述检测装置是相位检测器。

5.如权利要求4所述的设备，其中，所述相位检测器确定来自所述第一和第二检测器区域的输出信号在被提供给所述第一和第二时延元件之后之间的时差。

6.如权利要求1所述的设备，其中，提供一个调整器，其中，将来自所述检测装置的输出信号施加到所述调整器的输入，以及所述调整器控制所述第一可变时延元件的时延。

7.如权利要求3所述的设备，其中提供一个调整器，其中，将来自所述检测装置的输出信号施加到所述调整器的输入，以及所述调整器控制所述第一可变时延元件和/或所述第二可变时延元件的时延。

8.如权利要求6至7之一所述的设备，其中，所述调整器包括积分器。

9.如权利要求7所述的设备，其中，通过数学符号检测器和绝对值器件，将来自所述调整器的输出信号分离为数学符号和幅值。

10.一种用于从光存储介质读取和/或向光存储介质写入的器具，其特征在于，所述器具具有如权利要求1至9之一所述的用于获取轨道摆动信号的设备。

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