CN100474426C - 使用镜像信号控制主轴电机的恒定线速度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于根据给定条件来精确控制光学系统中的主轴电机的旋转速度的方法和装置。该方法包括步骤：当发出一个操作控制命令时，响应输入信号的第一和第二逻辑状态的时钟信号宽度来计数，比较预定参考值与一个检查周期的计数值，并且输出该比较结果，其中所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；以及响应所述比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度。

Description

使用镜像信号控制主轴电机的恒定线速度的方法和装置

本申请要求于2002年11月9日向韩国知识产权局提出的韩国专利申请第2002-69419号，在此全文引用作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于控制在光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的方法和装置，具体涉及一种通过将第一逻辑状态中的镜像信号或镜像信号的等效物的宽度与第二逻辑状态中的镜像信号或镜像信号的等效物的宽度进行比较，来控制在光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的方法和装置。

背景技术

光学系统是用于在其上记录数据和/或从光盘再现数据的装置，所述光盘诸如激光视盘(LD)、致密盘(CD)、或数字化通用盘(DVD)。

在用于从光盘再现数据的装置中使用的典型主轴电机以恒定线速度(CLV)旋转一个光盘。光盘的在内磁道的旋转速度与在外磁道的旋转速度不同。另外，不同直径的光盘，例如8cm和12cm的光盘具有不同的质量测量(mass measurement)。

因此，当用于从光盘再现数据的装置的伺服系统试图响应“停止”命令来停止主轴电机的操作或光盘的旋转时，很难精确地估计为了使其停止需要向主轴电机施加多大的力。这是因为，如上所述，光盘的旋转速度根据是否在内磁道或外磁道来测量而变化。另外，确定将花多长的时间来停止主轴电机也是很困难的。

如果施加“打开”命令并且主轴电机响应“停止”命令而静止时，光盘在旋转时可能偏离夹盘，然后可能在托盘中滑动，这将导致记录于光盘上的数据受损。

确定盘的速度是比较困难的，因为光盘的旋转速度根据拾波器的位置和/或根据是否测量光盘的内磁道或外磁道通过高达1X倍的速度来变化。因此，当施加“再现”命令时，主轴电机首先响应CLV反冲信号(kick signal)旋转，然后主轴电机的操作模式变成CLV自动模式。在这种情况下，主轴电机的旋转速度根据估计来控制，并且相应地，主轴电机的操作不可避免地变得不稳定和不精确。

发明内容

本发明提供一种根据给定的条件来精确控制光学系统的主轴电机的旋转速度的方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供一种用于控制主轴电机的恒定线速度的方法。该方法包括步骤：当发布一个操作控制命令时，响应输入信号的第一和第二逻辑状态的时钟信号宽度来计数，比较预定参考值与一个检查周期的计数值，并且输出该比较结果，其中所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；以及响应比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度。

最好是，所述输入信号是镜像信号、跟踪过零信号或由跟踪过零信号计时的镜像信号。

最好是，所述操作控制命令是停止命令或再现命令。

最好是，所述计数值响应时钟信号的第一逻辑状态而增加，响应时钟信号的第二逻辑状态而减小。

最好是，如果一个检查周期的计数值大于预定参考值，则主轴电机停止操作。

最好是，如果一个检查周期的计数值小于预定参考值，则复位计数值。

最好是，所述计数值响应时钟信号的第一逻辑状态而减小，并且响应时钟信号的第二逻辑状态而增加。

最好是，如果一个检查周期的计数值大于预定参考值，则主轴电机以恒定线速度自动模式操作。

根据本发明的一个方面，提供一种用于控制光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的方法。该方法包括步骤：递增镜像信号的第一逻辑状态的宽度；或当发布一个停止命令时，响应时钟信号通过使用一个检查周期的计数器来递减镜像信号的第二逻辑状态的宽度，其中所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；将参考值与从一个检查周期的计数器获得的计数值进行比较；并且输出该比较结果；以及响应比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度。

最好是，如果一个检查周期的计数值大于参考值，则主轴电机停止操作。

最好是，如果一个检查周期的计数值小于参考值，则复位计数值。

根据本发明的一方面，提供一种用于控制光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的方法。该方法包括步骤：递减镜像信号的第一逻辑状态的宽度，所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；或当发布一个再现命令时，响应时钟信号通过使用一个检查周期的计数器来递增镜像信号的第二逻辑状态的宽度；将参考值与从一个检查周期的计数器获得的计数值进行比较；并且输出该比较结果；以及响应比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度。

最好是，如果一个检查周期的计数值大于参考值，则主轴电机以恒定线速度自动模式工作。

最好是，如果一个检查周期的计数值小于参考值，则复位计数值。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制主轴电机的恒定线速度的方法。该方法包括步骤：响应一个操作控制命令，来比较输入信号的第一和第二逻辑状态的宽度，并且输出该比较结果，其中所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；以及响应比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度。

最好是，所述输入信号是镜像信号、跟踪过零信号或由跟踪过零信号计时的镜像信号。

最好是，如果输入信号的第一逻辑状态的宽度大于输入信号的第二逻辑状态的宽度，则主轴电机停止操作。

最好是，如果输入信号的第二逻辑状态的宽度大于输入信号的第一逻辑状态的宽度，则主轴电机以恒定线速度(CLV)自动模式操作。

最好是，输入信号的第一和第二逻辑状态的宽度由计数器响应时钟信号来测量。

根据本发明的一方面，提供一种用于控制光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的装置。该装置包括：镜像信号检测电路，用于检测具有随主轴电机的旋转速度的变化而变化的脉冲宽度的镜像信号，并且镜像信号通过跟踪过零信号的上升和下降沿而被计时；计数器，响应于时钟信号而递增或递减从镜像信号检测电路输出的信号的第一和第二逻辑状态的宽度；以及比较器，连接到所述计数器，所述比较器将预定参考值与计数器的输出信号进行比较，并且输出比较结果。其中响应比较结果来控制主轴电机的恒定线速度。

最好是，如果计数值大于参考值，则主轴电机停止操作。

最好是，如果计数值小于参考值，则主轴电机以恒定线速度(CLV)自动模式操作。

最好是，如果计数值大于参考值，则复位计数值。

附图说明

从如附图所示的本发明优选例的更具体的描述中，本发明的上述和其它方面、特征和优点将变得明显，在全部不同视图中相同参考符号指示相同部分。附图不必按尺寸，而是强调用来说明本发明的原理。

图1示出了根据本发明优选例的、用于控制主轴电机的恒定线速度的装置的方框图；

图2示出了根据本发明优选例的、将被计数的信号的波形时序图，其中信号的波形是以主轴电机的变化的恒定线速度来检测的；

图3A示出了根据本发明优选例的、响应于停止命令控制主轴电机的恒定线速度的方法的流程图；

图3B示出了计数器的输出和信号的波形的时序图，所述信号波形具有响应于停止命令而变化的脉冲宽度；

图4A示出了根据本发明优选例的、响应于再现命令而控制主轴电机的恒定线速度的方法的流程图；

图4B示出了计数器的输出和信号的波形的时序图，所述信号波形具有响应于再现命令而变化的脉冲宽度。

具体实施方式

图1示出了根据本发明优选例的、用于控制主轴电机的恒定线速度的装置的方框图。参考图1，用于控制主轴电机(未示出)的恒定线速度的装置包括镜像信号检测电路20、计数器30、比较器40、以及上升和下降沿检测电路50，其中主轴电机用于旋转诸如CD、LD、或DVD的光盘。

上升和下降沿检测电路50接收一个跟踪过零信号TZC，检测跟踪过零信号TZC的上升和下降压，并且将产生的信号输出到镜像信号检测电路20作为检测结果。

镜像信号检测电路20对时钟同步使用从上升和下降沿检测电路50输出的信号，该镜像信号检测电路20检测具有随主轴电机的恒定线速度的变化而变化的脉冲宽度的镜像信号MIRRI，并且将所检测的镜像信号Trcnt发送到计数器30。这样就将镜像信号检测电路20实现为D触发器，但不只限于D触发器。

镜像信号检测电路20响应跟踪过零信号TZC的上升和下降沿而锁存镜像信号MIRRI，并且输出所检测的镜像信号Trcnt到计数器30。然后由计数器30来对镜像信号检测电路20的输出信号Trcnt进行计数。

计数器30连续地在时钟信号CLK的每个周期上递增信号Trcnt的第一逻辑状态(例如逻辑高状态)的宽度，并且连续地在时钟信号CLK的每个周期上递减信号Trcnt的第二逻辑状态(例如逻辑低状态)的宽度。

可选地，计数器30可以连续地在时钟信号CLK的每个周期上递减信号Trcnt的第一逻辑状态(例如逻辑高状态)的宽度，以及可以连续地在时钟信号CLK的每个周期上递增信号Trcnt的第二逻辑状态(例如逻辑低状态)的宽度。计数器30向比较器输出一个计数值CV，该计数值是根据信号Trcnt的逻辑状态通过连续递增或递减一个检查周期的信号Trcnt的第一和第二逻辑状态的宽度而得来的。在一个检查周期之后，响应预定控制信号来复位计数器30。

比较器40接收从计数器30输出的计数值CV，将该计数值CV与一个参考值进行比较，并且输出该比较的结果COUT。主轴电机响应比较器40的输出信号COUT而停止操作或被设置为恒定线速度(CLV)自动模式。CLV自动模式是一种用于自动控制光盘的恒定线速度的模式，而不管在从光盘再现数据期间光盘的外径和光学拾波器的位置。

图2示出了信号的波形的时序图，其是以变化的主轴电机的恒定线速度来检测的。在图2中，RFO表示射频(RF)放大器(未示出)的输出信号，通常具有196kHz-720kHz的频率。

镜像信号MIRRI被用来在光盘拾波器从内磁道移动到外磁道或从外磁道移动到内磁道时计数光学拾波器所跳过的磁道的数目。镜像信号MIRRI是一种通过检测光学拾波器的主光束的底部而产生的信号。该镜像信号MIRRI通常有500Hz-100kHz的频率。

由于光学拾波器的两侧光束E和F之间的差异而产生跟踪误差信号TE。过零跟踪信号TZC是通过检测跟踪误差信号TE与例如0V的参考电压相一致的位置而产生的信号

由于RF放大器的输出信号RFO的频率从196kHz变化到720kHz，所以在光盘以从1.2m/s变化到1.4m.s的正常速度旋转的情况下，镜像信号检测电路20不能检测镜像信号MIRRI。换句话说，计数器20的输出信号Trcnt具有第二逻辑状态。

然而，如果主轴电机的旋转速度由于将最大反向电压值施加到主轴电机的停止命令而降低，则RF放大器的输出信号RFO的频率也降低，并且因此，能够检测来自镜像信号MIRRI的信号Trcnt。

换句话说，在锭子制动(spindle brake)模式或CLV制动模式期间，最大反向电压值被施加到正向旋转的主轴电机，并且主轴电机的旋转速度降低，从而，信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度增加。然而，根据由于最大反向电压值被施加到主轴电机而造成的反向的主轴电机增加的旋转速度，RF放大器的输出信号RFO的频率再次增加，并且因此信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度继续降低。

参考图2(G)，镜像信号检测电路20中的输出信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化。更具体地，不论主轴电机是以正向还是反向旋转，镜像信号检测电路20中的输出信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度都与主轴电机的旋转速度成反比。

参考图2(H)，当主轴电机的旋转速度响应锭子制动模式期间设置的停止命令而降低时，信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度继续增加。然而，如图2(I)所示，当主轴电机的旋转速度响应锭子反冲(spindle kick)模式或CLV反冲模式期间设置的再现命令而增加时，信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度继续减少。锭子反冲模式描述了最大加速电压值被施加到固定主轴电机，以便以预定速度旋转主轴电机。

参考图2(J)，计数器30响应由每个检查周期激活的脉冲而复位计数值和当前时间。

一种根据本发明优选例的用于控制光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的方法，包括两个步骤。第一，响应时钟信号CLK，对输入信号MIRRI、TZC或Trcnt的第一和第二逻辑状态的宽度进行计数，该宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化，将对于一个检查周期的计数值CV与参考值进行比较，并且输出该比较结果COUT。第二，响应于该比较结果COUT来控制主轴电机的恒定线速度。

图3A示出了根据本发明优选例的响应停止命令控制主轴电机的恒定线速度的方法的流程图。图3B示出了计数器的输出与信号的波形的时序图，所述信号波形具有响应停止命令而变化的脉冲宽度。

参考图1，3A和3B，用户在步骤111设置参考值和检查周期。可选地，可由光学系统制造商来设置参考值和检查周期的缺省值。

为了解释方便，假定参考值是十六进制数(0000)，检查周期是5ms，并且时钟信号CLK的频率是200kHz。

当在步骤113施加一个停止命令到伺服系统用来控制主轴电机时，在光学系统的聚焦伺服和跟踪伺服系统打开的同时，由于伺服系统输出一个锭子制动信号到主轴电机来设置锭子制动模式，所以主轴电机的旋转速度降低。

在步骤115，伺服系统确定当前时间是否等于在步骤111设置的检查周期。如果当前时间不等于在步骤111设置的检查周期，则在步骤116当前时间增加1个单位，例如，一个检查周期，并且该方法继续到步骤117。在步骤117，控制主轴电机的旋转速度的伺服系统确定信号Trcnt是否处于第一逻辑状态。

作为步骤117的确定结果，如果信号Trcnt处于第一逻辑状态，则方法继续到步骤119，并且计数器30通过将参考值0000增加1来输出一个为0001的计数值。另一方面，如果信号Trcnt不处于第一逻辑状态，则在步骤121，计数器30通过将参考值0000减小1来输出一个为FFFF的计数值。然后在每个时钟周期或每个检查周期执行步骤115。如果当前时间等于检查周期，则方法进行到步骤123。

换句话说，计数器30在时钟信号CLK的每个周期确定信号Trcnt是否处于第一或第二逻辑状态，直到在步骤111设置的检查期间过去，并且计数器30响应信号Trcnt的逻辑状态来执行递增或递减。

在步骤123，比较器40将由计数器30在一个检查周期获得的计数值CV与在步骤111设定的参考值进行比较。如果参考值0000小于计数值CV，则满足了停止主轴电机旋转的条件，而且在步骤125，主轴电机停止工作。换句话说，聚焦伺服系统、跟踪伺服系统、滑动伺服(sled servo)系统以及锭子伺服(spindle servo)系统关闭。

然而，如果参考值0000大于计数值CV，则伺服系统连续将锭子制动信号输出到主轴电机。这时，计数器30和当前时间被复位，并且计数器30的计数值CV在步骤127被设置为0。

由于被设置为锭子制动模式的主轴电机的旋转速度响应锭子制动模式中的锭子制动信号而降低，所以信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度增加，并且方法返回到步骤115。

换句话说，如果将一个停止命令施加到主轴电机，则主轴电机的操作模式被设置为CLV制动模式，并且如果参考图3A而提出的上述的停止条件得到满足，则主轴电机停止操作。

参考图3B，如果信号Trcnt保持为第二逻辑状态，则通过在时钟信号CLK的每个周期递减参考值0000来获取计数器30的输出信号CV。相应地，对于一个检查周期，计数器30的输出信号CV小于参考值0000。

相应地，计数值CV不大于参考值0000，并且主轴电机的旋转不停止。因此，计数器30和当前时间被复位，并且减小主轴电机的旋转速度所需的锭子制动信号被设置为锭子制动模式，并被连续地施加到主轴电机。此外，每个检查周期检查停止条件。如果满足停止条件，则主轴电机停止操作。

换句话说，如果在一个检查周期内信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度大于信号Trcnt的第二逻辑状态的宽度，随后计数器30的输出信号CV大于参考值0000，则因为满足停止条件，主轴电机停止操作。

图4A示出了根据本发明优选例的、响应再现命令而控制主轴电机的恒定线速度的方法的流程图，图4B示出了计数器的输出与信号的波形的时序图，所述信号波形具有响应于再现命令而变化的脉冲宽度。

参考图1、4A和4B，用户在步骤211设置参考值和检查周期。可选地，可由光学系统制造商来设置参考值和检查周期的缺省值。

当在步骤213施加一个再现命令时，主轴电机旋转速度响应于一个反冲信号而增加，同时聚焦伺服和跟踪伺服系统启动。换句话说，主轴电机进入锭子反冲模式。

在步骤215，当前时间被与在步骤211设置的检查周期进行比较。如果当前时间不等于在步骤211设置的检查周期，则在步骤将216当前时间增加一个单位。在步骤217，确定信号Trcnt的逻辑状态。

如果在时钟信号CLK的每个周期，信号Trcnt处于第一逻辑状态，则在步骤221，计数器300将参考值0000减小1。如果信号Trcnt处于第二逻辑状态，则在步骤219，计数器30将参考值0000增加1。

如果在时钟信号CLK的每个周期根据第二时钟来执行步骤215，则在步骤217，计数器30确定在时钟信号CLK的每个周期中信号Trcnt的逻辑状态。之后，计数器30根据在步骤219和221中的信号Trcnt的逻辑状态来执行递增或递减。

在步骤215，如果当前时间等于在步骤211设置的检查周期，则方法进行到步骤123，并且比较器40将来自计数器30的计数值CV与参考值0000进行比较。如果计数值CV大于参考值0000，则在步骤225执行CLV自动模式。CLV自动模式(或正常模式)是一种在从光盘再现数据期间不管光盘的外径和光学拾波器的位置而自动地控制主轴电机的恒定线速度的模式。

另一方面，如果计数值CV小于参考值0000，主轴电机的旋转速度增加，并且在步骤227设置计数器30和当前时间。之后，计数器30根据将被计数的信号Trcnt的逻辑状态来递增或递减。

换句话说，如果在一个检查周期中信号Trcnt的第二逻辑状态的宽度大于信号Trcnt的第一逻辑状态的宽度，则随后计数器30的输出信号CV大于参考值0000，并且主轴电机被设置为CLV自动模式。参考图4B，当信号Trcnt处于第一逻辑状态时，计数器递减，而当信号Trcnt处于第二逻辑状态时，计数器递增。

即，当施加一个再现命令时，被设置为锭子反冲模式的主轴电机增加它的旋转速度，并且如果满足预定的条件，则进入CLV自动模式。

如上所述，根据本发明的用于控制主轴电机的恒定线速度的装置和方法能够在从光盘再现数据期间控制主轴电机的恒定线速度，而不会受到光学拾波器的位置和光盘的外径的影响。在时钟信号的一个周期内，通过确定信号的第一和第二逻辑状态以及根据确定结果来控制主轴电机的恒定线速度来实现控制。因此，在从光盘再现数据的情况下，能够精确地增加主轴电机的恒定线速度，从而减少读取时间。

根据本发明，可以通过及时精确地停止光盘来防止对光盘的损坏。

虽然已经参考本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下可以对本发明做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (16)

1.一种用于控制主轴电机的恒定线速度的方法，包括步骤：

当发布一个操作控制命令时，响应输入信号的第一和第二逻辑状态的时钟信号宽度来计数，比较预定参考值与一个检查周期的计数值，并且输出该比较结果，其中所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；以及

响应比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度，

其中，如果该操作控制命令是停止命令并且用于一个检查周期的计数值大于该预定参考值，则该主轴电机停止操作。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述输入信号是镜像信号、跟踪过零信号以及由跟踪过零信号计时的镜像信号中的一种信号。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述操作控制命令是停止命令和再现命令中的一种。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述计数值响应时钟信号的第一逻辑状态而增加，并且响应时钟信号的第二逻辑状态而减小。

5.如权利要求1所述的方法，其中如果一个检查周期的计数值小于预定参考值，则复位计数值。

6.如权利要求1所述的方法，其中计数值响应时钟信号的第一逻辑状态而减小，并且响应时钟信号的第二逻辑状态而增加。

7.如权利要求1所述的方法，其中如果该操作控制命令是停止命令并且用于一个检查周期的计数值大于预定参考值，则主轴电机以恒定线速度自动模式操作。

8.一种用于控制光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的方法，包括步骤：

递增镜像信号的第一逻辑状态的宽度，所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；或当发布一个停止命令时，响应时钟信号通过使用一个检查周期的计数器来递减镜像信号的第二逻辑状态的宽度；将参考值与从一个检查周期的计数器获得的计数值进行比较；并且输出该比较结果；以及

响应比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度，

其中，如果该操作控制命令是停止命令并且用于一个检查周期的计数值大于该预定参考值，则该主轴电机停止操作。

9.如权利要求8所述的方法，其中如果一个检查周期的计数值小于参考值，则复位计数值。

10.一种用于控制主轴电机的恒定线速度的方法，包括步骤：

响应一个操作控制命令，来比较输入信号的第一和第二逻辑状态的宽度，并且输出该比较结果，其中所述宽度随主轴电机的旋转速度的变化而变化；以及

响应所述比较结果，来控制主轴电机的恒定线速度，

其中，如果该操作控制命令是停止命令并且输入信号的第一逻辑状态的宽度大于输入信号的第二逻辑状态的宽度，则主轴电机停止操作。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述输入信号是镜像信号、跟踪过零信号以及由跟踪过零信号计时的镜像信号中的一种信号。

12.如权利要求10所述的方法，其中如果该操作控制命令是停止命令并且输入信号的第二逻辑状态的宽度大于输入信号的第一逻辑状态的宽度，则主轴电机以恒定线速度(CLV)自动模式操作。

13.如权利要求10所述的方法，其中输入信号的第一和第二逻辑状态的宽度由计数器响应时钟信号来测量。

14.一种用于控制光学系统中使用的主轴电机的恒定线速度的装置，该装置包括：

镜像信号检测电路，用于检测具有随主轴电机的恒定线速度而变化的脉冲宽度的镜像信号，并且镜像信号通过跟踪过零信号的上升和下降沿而被计时；

计数器，其响应于时钟信号而递增或递减从镜像信号检测电路输出的信号的第一和第二逻辑状态的宽度；以及

比较器，连接到所述计数器，所述比较器将预定的参考值与计数器的输出信号进行比较，并且输出比较结果，

其中响应所述比较结果来控制主轴电机的恒定线速度，

其中，如果该操作控制命令是再现命令并且计数值小于参考值，则主轴电机以恒定线速度(CLV)自动模式操作。

15.如权利要求14所述的装置，其中如果计数值大于参考值，则主轴电机停止操作。

16.如权利要求14所述的装置，其中如果该操作控制命令是再现命令并且计数值大于参考值，则复位计数值。

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