CN100466069C - 用于光驱中产生跟踪误差信号的装置与相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明是揭露一种用于光驱中产生跟踪误差信号的装置与相关方法。该装置包含有：一光感测模块，用来产生一第一、第二模拟信号；一模拟/数字转换模块，耦接于该光感测模块，用来对该第一以及第二模拟信号取样产生一第一、第三数字值以及一第二、第四数字值；一相位检测模块，耦接于该模拟/数字转换模块，用来依据该第一、第二、第三及第四数字值计算一数字相差值；以及一滤波模块，耦接于该相位检测模块，用来依据该数字相差值来产生该跟踪误差信号。

Description

用于光驱中产生跟踪误差信号的装置与相关方法

技术领域

本发明涉及一种光驱，特别涉及一种用于光驱中以产生跟踪误差信号的装置与相关方法。

背景技术

光盘(optical disc)是现今一种极为普遍的储存媒体，数据可以藉由光盘的磁迹(track)上的坑洞(pit)记录在光盘上。而要将所记录的数据拾取出来时，光驱必须藉由伺服控制系统(servo control system)的辅助，将激光二极管所输出的激光正确地聚焦在光盘的磁迹上，以藉由感测反射光的方式读出光盘所储存的数据。

一般而言，激光二极管所输出的激光被光盘反射出来后，光驱会藉由拾取头上光传感器所感测激光照射光盘的磁迹上的不同位置反射所得的A、B、C、D信号来产生一跟踪误差信号(tracking error signal，TE)，伺服控制系统可藉由检视跟踪误差信号TE的变化，来判断激光二极管所输出的激光的聚焦点是否偏离光盘上的磁迹。

请参阅图1，图1是已知技术的光驱用以产生跟踪误差信号TE的装置的示意图。由拾取头上的光传感器所感测出来的A、C信号会经过加法器112、均衡器122与限幅器(slicer)132的处理，得出数字化的A+C信号会输入至相位检测器(phase detector)140；至于光传感器所感测出来的B、D信号则会经过加法器114、均衡器124与限幅器134的处理，得出数字化的B+D信号亦输入至相位检测器140。相位检测器140可检测数字化的A+C信号与B+D信号之间的相位差异状况，其所输出的信号再通过低通滤波器152、154以及差动放大器160的后续处理，即可产生伺服控制工作所需的跟踪误差信号TE。当A+C信号与B+D信号之间的相位差异越大，相位检测器140所输出的信号的脉冲宽度(pulse width)就会越宽。而由于已知技术的装置是以相位检测器140所输出的信号的脉冲宽度来判断A+C信号与B+D信号之间的相位差异状况，因此会面临一个问题，就是在需要提供精确的跟踪误差信号TE时，必需使用高的取样频率(sampling rate)来将模拟信号转换成数字信号，且后端的数字电路亦必须操作在具有较高频率的时钟信号中。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种使用较低的取样频率即可产生高分辨率的跟踪误差信号的装置与相关方法。

本发明是揭露了一种用于一光驱中的装置，用来产生一跟踪误差信号，其包含有：一光感测模块，用来依据一激光照射一光盘所反射出的光束产生一第一模拟信号与一第二模拟信号；一模拟/数字转换模块，耦接于该光感测模块，用来在一第一取样时间分别对该第一、第二模拟信号取样产生一第一数字值与一第二数字值，以及在一第二取样时间分别对该第一、第二模拟信号取样产生一第三数字值与一第四数字值；一相位检测模块，耦接于该模拟/数字转换模块，用来依据该第一、第二、第三及第四数字值计算一数字相差值；以及一滤波模块，耦接于该相位检测模块，用来依据该数字相差值来产生该跟踪误差信号。

本发明另揭露了一种用于一光驱中的方法，用来产生一跟踪误差信号，其包含有：依据一激光照射一光盘所反射出的光束产生一第一模拟信号与一第二模拟信号；分别将该第一、第二模拟信号转换成一第一数字信号以及一第二数字信号，其中，在一第一取样时间该第一、第二数字信号分别具有一第一数字值与一第二数字值，在一第二取样时间该第一、第二数字信号分别具有一第三数字值与一第四数字值；依据该第一、第二、第三及第四数字值计算一数字相差值；以及依据该数字相差值来产生该跟踪误差信号。

附图说明

图1为已知技术的光驱用以产生跟踪误差信号的装置的一示意图。

图2为本发明的装置的一实施例示意图。

图3是为图2的模拟/数字转换模块的输入与输出信号的时序图的一例。

图4为图2的相位检测模块中用以产生直流偏移补偿信号与增益控制信号的装置的一实施例示意图。

图5为本发明所提出的方法的一流程图。

附图符号说明

 

112、114、212、214、222、224	加法器
		122、124、242、244	均衡器
132、134	限幅器
		140	相位检测器
152、154	低通滤波器
		160	差动放大器
210	光感测模块
		220	直流电平调整模块
230	增益调整模块
		232、234	放大器
250	模拟/数字转换模块
		252、254	模拟/数字转换器
260	相位检测模块
		270、420、440	滤波模块
410	正负判断模块
		430	极限判断模块

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明用来于光驱中产生跟踪误差信号的装置的一实施例示意图。本实施例的装置包括：光感测模块210、直流电平调整模块220、增益调整模块230、模拟/数字转换模块250、相位检测模块260和滤波模块270，各个组件的工作原理及功能分述如下。光感测模块210是用来依据光驱的光学拾取头上，光传感器所感测激光照射在光盘的磁迹上的不同位置反射所得的A、B、C、D信号，来产生第一模拟信号A+C与第二模拟信号B+D。直流电平调整模块220是用来分别以第一直流偏移补偿信号01与第二直流偏移补偿信号02来调整第一模拟信号A+C与第二模拟信号B+D的直流电平(第一、第二直流偏移补偿信号01、02的产生方式会在后文中说明)。增益调整模块230是用来分别依据第一增益控制信号G1与第二增益控制信号G2来放大第一模拟信号A+C与第二模拟信号B+D(第一、第二增益控制信号G1、G2的产生方式会在后文中说明)。模拟/数字转换模块250包含有两个多位的模拟/数字转换器252、254，分别用来依据第一模拟信号A+C与第二模拟信号B+D产生第一数字信号S1与第二数字信号S2，其中第一、第二数字信号S1、S2是在每个取样点都包含有多个位的数字信号。相位检测模块260可依据第一、第二数字信号S1、S2产生一数字相差信号Se。而滤波模块270(可以是一低通滤波器)则是用来滤波数字相差信号Se以产生伺服控制所需的跟踪误差信号TE。

本实施例中的相位检测模块260可藉由检测第一、第二数字信号S1、S2的正负变化，来判断信号S1、S2在哪些取样点之间发生了零点穿越(zerocrossing，即信号由正变负或由负变正)，并据此得出信号S1、S2之间相位差异的状况。而由于第一数字信号S1是对应第一模拟信号A+C，且第二数字信号S2是对应第二模拟信号B+D，故依据信号S1、S2之间相位差异的状况即可得出第一模拟信号A+C与第二模拟信号B+D之间相位超前/或滞后的状况。举例来说，假设第一、第二数字信号S1、S2在一第一取样时间分别具有一第一数字值S1(n-1)与一第二数位值S2(n-1)，在一第二取样时间分别具有一第三数字值S1(n)与一第四数字值S2(n)，只要比较一默认值0与第一、第二、第三、第四数位值S1(n-1)、S2(n-1)、S1(n)、S2(n)，相位检测模块260即可判断出第一、第二数字信号S1、S2在第一与第二取样时间之间是否发生了零点穿越的情形。若S1(n-1)<0且S1(n)>0，即代表第一数字信号S1在第一与第二取样时间之间发生了由负变正的零点穿越；若S2(n-1)<0且S2(n)>0，则代表第二数字信号S2在第一与第二取样时间之间发生了由负变正的零点穿越，而在此二种情形下，相位检测模块260会以[S1(n-1)+S1(n)-S2(n-1)-S2(n)]来作为Se(n)的值，当Se(n)具有正值时，即代表第一模拟信号A+C超前于第二模拟信号B+D，相反的，当Se(n)具有负值时，即代表第一模拟信号A+C滞后于第二模拟信号B+D。而不论第一模拟信号A+C是超前或滞后于第二模拟信号B+D，只要Se(n)的绝对值越大，就代表两者间的相位差距越大，Se(n)的绝对值越小，就代表两者间的相位差距越小。

相似地，若S1(n-1)>0且S1(n)<0，即代表第一数字信号S1在第一与第二取样时间之间发生了由正变负的零点穿越，若S2(n-1)>0且S2(n)<0，则代表第二数字信号S2在第一与第二取样时间之间发生了由正变负的零点穿越，在此二种情形下，相位检测模块260会以[S2(n-1)+S2(n)-S1(n-1)-S1(n)]来作为Se(n)的值。相似于前述的情形，当Se(n)具有正值时，即代表第一模拟信号A+C超前于第二模拟信号B+D，当Se(n)具有负值时，即代表第一模拟信号A+C滞后于第二模拟信号B+D。不论第一模拟信号A+C是超前或滞后于第二模拟信号B+D，只要Se(n)的绝对值越大，就代表两者间的相位差距越大，Se(n)的绝对值越小，就代表两者间的相位差距越小。

图3是图2的模拟/数字转换模块260的输入与输出信号的时序图的一例。在这个例子中第一模拟信号A+C是超前于第二模拟信号B+D。由于S2(n-1)<0且S2(n)>0，故相位检测模块260可判断出在取样点(n-1)与取样点n之间，信号S2发生了由负变正的零点穿越，因此相位检测模块260会以[S1(n-1)+S1(n)-S2(n-1)-S2(n)]来作为Se(n)的值，明显地，此时Se(n)会具有正的值，即代表第一模拟信号A+C的相位超前于第二模拟信号B+D。相似地，由于S1(n)>0且S1(n+1)<0，故相位检测模块260可判断出在取样点n与取样点(n+1)之间，信号S1发生了由正变负的零点穿越，因此相位检测模块260会以[S2(n)+S2(n+1)-S1(n)-S1(n+1)]来作为Se(n+1)的值，明显地，此时Se(n+1)会具有正的值，即代表第一模拟信号A+C的相位超前于第二模拟信号B+D。至于在其它的情形下，Se(n)则可以都设为0。

而由于模拟/数字转换模块250是为多位的模拟/数字转换模块，因此在上述两种情形下，信号S1与S2的相位差越大，数字相差信号Se的量值就会越大，换言之，其信号的脉冲高度(pulse height)就越高。故相位检测模块260所输出的数字相差信号Se会具有信号S1与S2之间相位差异的信息。在本实施例中，可藉由在多个取样时间点判断多个数字相差值Se(n)所组成的数字相差信号Se，再经由低通滤波器270处理之后，即可产生光驱的伺服控制工作所需的跟踪误差信号TE。

本实施例使用具有多重电平(multi-level)的数字信号S1与S2来计算出取样后的A+C信号与B+D信号之间电平的相对差异，而得出所对应的相位差，因此可以有效地降低所需的取样频率，举例来说，本发明所使用的取样频率可以低至(1/2T)，其中T是光盘中一个信道位所对应的时间长度，因此，在高倍速的光储存系统中，本发明亦可以达到跟踪误差信号所需的信号分辨率。

一般而言，光感测模块210所产生的模拟信号A+C与B+D常会有直流偏移(DC offset)的问题，且在输入至模拟/数字转换模块250之前，还必须适当地对模拟信号A+C与B+D进行放大，故本实施例的装置包含有用来调整模拟信号A+C与B+D的直流偏移的直流电平调整模块220，以及用来放大模拟信号A+C与B+D的增益调整模块230。在本实施例中，相位检测模块260还包含有图4所示的电路。其中，正负判断模块410与滤波模块420是用来产生第一、第二直流偏移补偿信号01、02，极限(limit)判断模块430与滤波模块440则是用来产生第一、第二增益控制信号G1、G2。

在本实施例，正负判断模块410可对分别对信号S1、S2执行一符号运算(sign operation)以产生一第一符号信号SS1与一第二符号信号SS2，滤波模块则可分别对信号SS1与SS2滤波以产生直流偏移补偿信号01与02。当信号S1所对应的值大于0时，则正负判断模块410所产生的信号SS1就会等于+1；当信号S1所对应的值小于0时，则正负判断模块410所产生的信号SS1就会等于-1，很明显的，当模拟信号A+C具有正的直流偏移时，信号SS1中就会包含有较多+1的值(相较于-1的值)，因此滤波模块会输出一个正的直流偏移补偿信号01，以供加法器220补偿模拟信号A+C中正的直流偏移；相反的，当模拟信号A+C具有负的直流偏移值时，信号SS1中就会包含有较多-1的值(相较于+1的值)，因此滤波模块会输出一个负的直流偏移补偿信号01，以供加法器220补偿模拟信号A+C中负的直流偏移。

在本实施例，极限判断模块430可分别判断信号S1、S2是否到达一上限值或一下限值，以产生一第一判断信号LS1与一第二判断信号LS2，滤波模块则可分别对信号LS1与LS2滤波以产生增益控制信号G1与G2。假设模拟/数字转换模块250是为3位的模拟/数字转换模块，则以信号S1、LS1、G1为例，当信号S1所对应的值到达上限值111或下限值000时，则极限判断模块430所产生的信号LS1可以等于一第一输出值α；当信号S1所对应的值并未到达上限值111或下限值000时，则极限判断模块430所产生的信号LS1可以等于一第二输出值β。很明显的，若放大器230的放大倍率过大，则放大后的模拟信号A+C中绝对值较大的部分就会超出模拟/数字转换器252所能转换的范围，因此信号S1之中会有较多的上限值111或下限值000，此时信号LS1中会有较多的α值，代表系统可以调降放大器230的放大倍率；相反的，若放大器230的放大倍率过小时，则放大后的模拟信号A+C中会有较多的部分位于模拟/数字转换器252所能转换的范围的中，因此信号S1之中会有较少的上限值111或下限值000，此时信号LS1中会有较多的β值，代表系统可以调升放大器230的放大倍率。当然，此处α值与β值的大小皆可由设计者自行决定。

请注意，虽然在前述的例子中皆以信号A+C作为第一模拟信号、以信号B+D作为第二模拟信号，实际上，分别使用A信号、B信号来作为第一、第二模拟信号，或是分别使用C信号、D信号来作为第一、第二模拟信号亦是可行的作法。

请参阅图5，图5为本发明用在光驱中以产生跟踪误差信号的方法的一流程图，以下将详述图5中的各个步骤。

步骤510：依据激光照射一光盘所反射出的光束产生一第一模拟信号与一第二模拟信号。本实施例中，第一模拟信号对应于光传感器所产生的A信号加上C信号、该第二模拟信号则对应于光传感器所产生的B信号加上D信号。

步骤520：将该第一、第二模拟信号分别转换成一第一数字信号S1与一第二数字信号S2。其中，在一第一取样时间该第一、第二数字信号S1、S2分别具有一第一数字值S1(n-1)与一第二数位值S2(n-1)，在一第二取样时间该第一、第二数字信号S1、S2分别具有一第三数字值S1(n)与一第四数位值S2(n)。

步骤530：依据该第一、第二、第三、第四数位值S1(n-1)、S2(n-1)、S1(n)、S2(n)计算出一数字相差值Se(n)，而不同取样时间所产生的多个数字相差值Se(n)是构成一数字相差信号Se。其中，当S1(n-1)<0且S1(n)>0或S2(n-1)<0且S2(n)>0时，本实施例是以[S1(n-1)+S1(n)-S2(n-1)-S2(n)]作为Se(n)；当S1(n-1)>0且S1(n)<0或S2(n-1)>0且S2(n)<0时，本实施例是以[S2(n-1)+S2(n)-S1(n-1)-S1(n)]作为Se(n)；至于在其它情形下Se(n)则等于0。

步骤540：依据该数字相差信号Se来产生该跟踪误差信号TE。

当然，在执行图5所示的流程图时，还可以动态地调整该第一、第二模拟信号的直流电平。因此本发明的方法还可包含有以下步骤：

步骤610：分别对该第一、第二数字信号S1、S2执行一符号运算以产生一第一符号信号SS1以及一第二符号信号SS2。

步骤620：分别滤波该第一、第二符号信号SS1、SS2以产生一第一直流偏移补偿信号01与一第二直流偏移补偿信号02。

步骤630：分别使用该第一、第二直流偏移补偿信号01、02来调整该第一、第二模拟信号的直流电平。

相似的，在执行图5所示的流程图时，亦可以动态地调整放大第一、第二模拟信号所使用的放大倍率。因此本发明的方法还可包含有以下步骤：

步骤710：分别依据该第一、第二数字信号S1、S2来产生一第一判断信号LS1与一第二判断信号LS2，其中当一数字信号达到一上限值或一下限值时，对应该数字信号的判断信号是即具有一第一输出值α，当该数字信号未达到该上限值或该下限值时，对应该数字信号的判断信号则具有一第二输出值β。

步骤720：分别滤波该第一、第二判断信号LS1、LS2以产生一第一增益控制信号G1与一第二增益控制信号G2。

步骤730：分别依据该第一、第二增益控制信号G1、G2来放大该第一、第二模拟信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种用于一光驱中的跟踪误差信号产生装置，其包含有:

一光感测模块，用来依据一激光照射一光盘所产生的至少一反射光，产生一第一模拟信号与一第二模拟信号；

一模拟/数字转换模块，耦接于该光感测模块，用来在一第一取样时间分别对该第一、第二模拟信号取样产生一第一数字值与一第二数字值，以及在一第二取样时间分别对该第一、第二模拟信号取样产生一第三数字值与一第四数字值；

一相位检测模块，耦接于该模拟/数字转换模块，用来依据该第一、第二、第三及第四数字值计算一相位误差值，其中该相位误差值的大小是与该第一、该第二模拟信号的相位误差的大小相对应；

一滤波模块，耦接于该相位检测模块，用来依据该数字相差值来产生该跟踪误差信号；

一极限判断模块，耦接于该模拟/数字转换模块，用来分别依据该第一、第三数字值以及该第二、第四数字值来输出一第一判断信号与一第二判断信号；

一滤波模块，耦接于该极限判断模块，用来分别依据该第一、第二判断信号以产生一第一增益控制信号以及一第二增益控制信号；以及

一增益调整模块，耦接于该滤波模块，用来分别依据该第一、第二增益控制信号来调整该第一、第二模拟信号。

2.如权利要求1所述的装置，其中，该模拟/数字转换模块是包括一多位模拟/数字转换器，且该第一、第二、第三、第四数字值皆为包含有多个位的数字值。

3.如权利要求1所述的装置，其另包含有:

一正负判断模块，耦接于该模拟/数字转换模块，用来分别对该第一、第三数字值以及该第二、第四数字值执行一符号运算以产生一第一符号信号以及一第二符号信号；

一滤波模块，耦接于该正负判断模块，用来分别滤波该第一、第二符号信号以产生一第一直流偏移补偿信号与一第二直流偏移补偿信号；以及

一直流电平调整模块，耦接于该滤波模块，用来分别使用该第一、第二直流偏移补偿信号来调整该第一、第二模拟信号的直流电平。

4.如权利要求1所述的装置，该极限判断模块的运作方式是:

当一数位值大于一上限值或小于一下限值时，对应该数字值的判断信号即具有一第一输出值，当该数字值介于该上限值与该下限值之间时，对应该数字值的判断信号则具有一第二输出值。

5.一种用于一光驱中的方法，用来产生一跟踪误差信号，其包含有:

依据一激光照射一光盘所产生的至少一反射光，产生一第一模拟信号与一第二模拟信号；

在一第一取样时间分别将该第一、第二模拟信号转换成一第一数字值以及一第二数字值；

在一第二取样时间分别将该第一、第二模拟信号转换成一第三数字值以及一第四数字值；

依据该第一、第二、第三及第四数字值计算一相位误差值，其中该相位误差值的大小是与该第一、该第二模拟信号的相位误差的大小相对应；

依据该数字相差值来产生该跟踪误差信号；

分别依据该第一、第三数字值以及该第二、第四数字值来输出一第一判断信号与一第二判断信号；

分别依据该第一、第二判断信号以产生一第一增益控制信号与一第二增益控制信号；以及

分别依据该第一、第二增益控制信号来调整该第一、第二模拟信号的大小。

6.如权利要求5所述的方法，其另包含有:

分别对该第一、第三数字值以及该第二、第四数字值执行一符号运算以产生一第一符号信号以及一第二符号信号；

分别滤波该第一、第二符号信号以产生一第一直流偏移补偿信号与一第二直流偏移补偿信号；以及

依据该第一、第二直流偏移补偿信号来调整该第一、第二模拟信号的直流电平。

7.如权利要求5所述的方法，其中，当某一数字值大于一上限值或小于一下限值时，对应该数字值的判断信号即具有一第一输出值，否则对应该数字值的判断信号具有一第二输出值。

8.如权利要求5所述的方法，其中，该第一模拟信号与该第二模拟信号是分别依据至少一反射信号所产生。

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