CN1118054C - 读或写光记录媒体的设备及调整该设备的延迟元件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种读或写光记录媒体的设备，其中采用“差分相位检测方法”来执行跟踪。当使用凹坑深度不同的光记录媒体(4)，这种方法存在缺陷。本发明的目的是提供一种所述类型的设备，它也能够与所述光记录媒体(4)一起使用。所述目的是借助于配置在光电检测器(5)和相位检测器(14)之间的延迟元件(7，8，9，10)来实现的。本发明的设备可以用作光记录媒体的重放或者记录设备，例如可用于CD，CD-ROM，CD-I，CD-R，DVD，DVD-ROM，DVD-R等等。

Description

读或写光记录媒体的设备及调整 该设备的延迟元件的方法
本发明涉及一种读和/或写光记录媒体的设备。
在US 4,497,048中公开了这种类型的设备。在这种公知的设备中，配备有一个被划分成四个区域的光电检测器。跟踪信息是通过每次将来自两个区域的信号组合形成一个求和信号而获得的，并且确定第一和第二求和信号之间的相位差，因而不需要获得再现信号的幅值。当需要读出的光记录媒体的信息载体层具有精确和恒定的几何形状时，这种设备的效果是令人满意的。具体地说，就是要求用于信息存储的信息载体层中的槽，即所谓的凹坑，相对于用于读出操作的光的波长具有固定的深度。
这种公知设备的缺点在于只能容许凹坑的几何形状稍有变化，而较大的偏差则会在形成跟踪信息时产生误差。其结果会在光记录媒体的读出过程中产生高误差率，或者在极端的情况下完全无法执行读出操作。
本发明的目的是对这种公知的设备进行改进，即使是光记录媒体的凹坑具有不同的深度或者不同的几何形状，在使用中也不会出现任何问题。
按照本发明，所述目的是这样实现的，那就是为光电检测器的至少一个区域分配一个延迟元件。这样做的优点是可以彼此相对地从时间上调整光电检测器的区域。由于光电检测器接收到的干扰图案是由排列在光记录媒体上的凹坑造成的，并且可能会随着光盘的几何形状和光道的几何形状(凹坑的深度等等)、光盘的类型、制造公差，以及激光扫描器的寿命而变化，检测器信号之间的时间关系也是变化的。可按照本发明在检测信号彼此之间相对进行的时间调整允许对此类变化进行补偿。在这种情况下可以利用为光电检测器的一个区域分配的单个延迟元件来执行时间调整。然而，如果为多个或者每一个区域都分配一个延迟元件，调整的效果就会更好。如果为每一个区域都分配一个延迟元件，就能获得最大的灵活性。如果只有一个区域没有分配延迟元件，则提供有延迟元件的所有区域都可以调整到没有延迟元件的那个区域。还可以将区域组合为一些组，为每一组分配一个延迟元件，并且在组与组之间进行调整。如果一个区域是由多个独立的区域构成的，就可以为每个这种独立的区域分配一个延迟元件。
延迟元件可以从外部设定，例如在制作器件的过程中或者在对器件进行维护时进行。
本发明提供了用来设定延迟元件的延迟时间的控制装置。这样做的优点是可以在任何时候对延迟元件进行调整。例如可以在每次插入一个新的光记录媒体后按照特定的时间间隔进行调整，例如在光记录媒体的重放或者写操作中的短暂中断期间，或者按照用不同方式适当定义的间隔进行调整。一次调整的可能性在于设定符合光记录媒体类型的固定延迟时间。在这种情况下，记录媒体的类型是由凹坑的深度或者几何形状、光道宽度或者类似的特性来定义的。在这里可能涉及的有公知的音频CD或者具有高记录密度的新式光记录媒体(即所谓的DVD)。同样还可以针对初始设定值以一种“试探法”来改变延迟时间，并且在跟踪状态有所改善时保持新的值。如果跟踪状态逐渐变坏，就将延迟时间复位到先前的设定值。
本发明还提供了一种相位检测装置，用来检测光电检测器的区域发出的信号的相角。这样做的优点是可以用最佳的方式进行调整，因为可以确定准确的相角，因而能够精确地设定延迟元件的延迟时间。
本发明的另一改进是提供了一种电路装置，用来对各个区域输出到相角检测器的信号进行组合。这样做的优点是可以用一个相角检测器来计算各个信号的相角，通过这种电路装置将光电检测器的各个区域的信号依次提供给相角检测器。例如一个多路转换器的这种电路装置可以有利地安装在设备中，这样就能从内部确定相角。另一方面，可以从外部来确定相角，因为在这种情况下不需要没有必要的高额费用。
最好用例如微控制器等控制装置对电路装置进行切换。按照本发明，可以按照规定的时间周期或者用不同的方式触发时钟来实现切换。
本发明的一种有益改进在于相角检测器是设备本身的相角检测器。这样做的优点是不需要额外的部件，并且在任何情况下都可以最佳地利用设备所具有的那些功能分组。
在本发明的一种改进方案中，可以用一个微控制器来控制电路装置和对延迟元件延迟时间的设定。这样做的优点是可以用廉价的集成方式用一个部件来执行控制，并且可以灵活地适应改变的边界条件。也可以用一个逻辑电路来替代微控制器。
本发明的一个有益改进是在相位检测器的输出端配备了一个低通滤波器。这样做的优点是可以用这种方式发出一个平均直流(DC)信号，因此，即使是用来扫描光记录媒体的光束未跟踪一个光道，仍然可以自动地设定延迟时间。在这种情况下，照射到检测器上的光脉冲不一定必须是从一个数据光道上发出的；它们可能等同于随机跨越数据光道时产生的信号。按照这种方式就可以在开始实际的重放或者记录操作之前快速地设定延迟时间。由于相位检测器在任何情况下都不需要在这一段时间内执行跟踪，没有必要在跟踪功能和延迟元件的相位调整之间进行转换。
对本发明设备的能够加以设定的延迟元件的调整可以按照本发明的方法来执行。按照本发明的对用来读和/或写光记录媒体的设备中能够进行设定的延迟元件进行调整的方法，将延迟元件分配给该设备的光电检测器的指定区域，在第一方法步骤中，为了确定在时间先后顺序上最后出现的信号，将各个区域发出的信号的相角进行比较，在第二方法步骤中改变延迟元件的延迟时间，直到所有信号的相位与时间顺序上的最后一个信号相吻合时为止，并且将这些改变的延迟时间确定为该设备的最佳设定值。这样做的优点是可以用简单和廉价的方式对部件特性造成的相位差进行补偿。在执行完所述方法之后，该设备可以获得最合适的设定值，根据需要，这种设定值可以一直保持到需要或者希望重新调整时为止。所述方法不仅可以在对设备进行最佳设定的过程中使用，还可以用来在所述设备工作期间进行调整。后一种情况可以在维修期间用人工来完成，或者是在规定的时间间隔中自动执行。
在执行本发明方法的第一方法步骤之前可以将能够加以设定的那些延迟元件设定在最小延迟时间。这样做的优点是不需要改变具有时间顺序上最后一个信号的那个区域的延迟元件，并且可以为其他延迟元件提供可能的最大余量。
在实际上没有对光道进行跟踪时也可以有益地采用按照本发明的方法。在这种情况下，落到检测器上的光脉冲源自随机跨越的光道。然而，如果采用本发明的方法来设定延迟时间，这一点并不重要，这是因为，在记录媒体正在旋转，而光道调整电路仍然断开的情况下，各个检测器元件的信号在时间上的先后顺序与闭合调整电路时的情况实际上是相同的。因此，即使是在闭合光道调整电路之前，利用本发明的方法仍然可以对延迟时间执行最佳调整，并且在某种程度上可以明显地便于按顺序闭合光道调整电路，因为在此时不需要使用出错信号。
按照本发明方法的一个实施例，首先在第一方法步骤中将区域A和B的信号相位进行比较，如果A的相位领先于B的相位，就比较区域B和C的信号相位，否则比较区域A和C的信号相位；如果B和A的相位分别领先于C的，就将C和D的相角相互比较，否则就将B和A的相位分别与D的相位进行比较，在结束这些比较时确定时间顺序上的最后一个信号，然后通过按照第二方法步骤来改变延迟元件的延迟时间，将其他信号设定在所述的时间顺序上最后一个信号的相角。它的优点是特别容易实现。按照本发明的设备可以被用作光记录媒体的重放或者记录设备，例如CD，CD-ROM，CD-I，CD-R，DVD，DVD-ROM，DVD-R等等。
还可以将本发明的各个特征彼此进行适当的组合。从以下的说明中可以看到本发明的设备和方法的进一步的优点。
在附图中：
图1是按照本发明的设备的一个示意图；
图2示出关于本发明的方法的一个流程图。
图1示意性地表示了按照本发明的设备。光源1产生的光束通过一个半透明反射镜2和一个物镜3照射到光记录媒体4上，在媒体上受到反射，并且通过物镜3传送到反射镜2，从反射镜折射到检测器5上。图中的检测器5同时以侧面(左侧)和旋转90°的平面(右侧)来表示。这种表示方式显示出检测器5是由四个区域A，B，C和D构成的。
利用一个电机M使光记录媒体4旋转。在光记录媒体4上具有布置成螺旋光道的压痕，也就是凹坑。物镜3的作用是将光束聚焦到光记录媒体4上。为此，可以用一个驱动器6来调整从物镜到光记录媒体4的距离。为了对光道进行跟踪，不能也就是说为了实现跟踪，驱动器6可以使物镜3相对于光记录媒体4在径向方向上移动。为此而需要向驱动器6提供跟踪信号TS。
区域A，B，C和D的输出信号分别被提供给延迟元件7，8，9和10。延迟元件7，8，9和10的延迟时间分别是τA，τB，τC和τD，它们的设定值是可以改变的。这样就能在延迟元件7，8，9和10的输出端分别产生延迟的信号A′，B′，C′和D′。所述信号被提供给一个电路装置11，后者的两个输出12和13再提供给相位检测器14。
信号A′和C′还被提供给第一加法器15，它的输出信号被提供给电路装置11。信号B′和D′相应地被提供给第二加法器16，它的输出信号同样被提供给电路装置11。另外，还要将第一加法器15和第二加法器16的输出信号提供给第三加法器17，用它的输出信号代表信息信号HF。在本文中不再对信号HF的进一步处理加以详细的说明，因为它是以本领域的技术人员所公知的方式执行的。
出现在输出端12的信号中的高频分量通过一个电容器18提供给转换器19。用转换器19将模拟输入信号转换成具有两种可能状态的方波信号。这种方波信号基本上对应着这样的信息，也就是“光被照射在光电检测器的相应区域上”或者“没有光照射到这些区域上”，也就是说基本上对应着模拟输入信号。这种类型的转换器也称之为“数据限幅器”。对出现在输出端13的信号也采用相应的措施，让信号通过电容器18′和转换器19′。转换器19，19′发出的数字化信号被提供给一个相位比较器20。如果这些输入信号的相角相同，相位比较器的输出信号就是0；如果存在相移，相位比较器20的输出信号就会在正或者负的方向上偏离0，偏离的程度越大，输入信号的瞬时相移也就越大。利用一个低通滤波器21对相位比较器20的输出信号滤波，在本示范实施例中，滤波器的截止频率大约是50kHz，然后经过放大器22放大后作为光道误差信号TE输出。
用另一个低通滤波器23对信号TE滤波，该滤波器的截止频率很低，在本示范实施例中大约是10Hz，然后将信号提供给作为控制装置的一个微控制器24。微控制器24通过线路25控制电路装置11，并且通过线路26控制延迟元件7到10。在本示范实施例中，线路25是一个三位数据线，而线路26被设计成一条串行数据线，用来为每个延迟元件7，8，9和10传送具有所需分辨率的控制信号。
在本示范实施例中，电路装置11是作为一个多路转换器实现的，它将二乘七个输入端连接到两个输出端。为了执行跟踪，在图中各在底部示出的两个输入端A+C和B+D分别被连接到输出端12和13。
用来读出光记录媒体4的光束相对于光道中心的偏差会造成落在检测器5上的衍射图案产生不对称的分布，其结果会造成信号A+C和B+D的相角不同。输出信号TE偏离0的程度越大，光束自光道中心的偏离就越大，从而信号A+C和B+D彼此之间相角的偏移也就越大。一个调整器(未示出)以此为依据来确定理想的跟踪值，并将其作为信号TE提供给驱动器6。
延迟元件7到10的作用是允许对区域A，B，C和D发出的信号彼此进行时间上的调整。在这种情况下，最好是从时间顺序上领先的检测器信号到时间顺序上的最后一个信号进行调整，最终使彼此之间的相对相移变成0°。这样就能为光道误差信号TE获得一个具有最小噪声的最好质量信号源。这种用来确定光道误差信号TE的方法被称为“差分相位检测”法(DPD)。由于检测器的各个区域A到D中出现的彼此之间的延迟是由光道的深度和光记录媒体的几何形状以及线性扫描速度来决定的，这种延迟对不同类型的光记录媒体4可能是不同的，所以每次更换光记录媒体时都重新调整延迟元件7到10。以现有的利用DPD方法根据求和信号A+C和B+D来产生光道误差信号TE的相位检测器14为基础，同样用这种价格低廉的相位检测器14来确定从区域A到D出现的检测器信号的顺序，并且自动地调整延迟元件。
区域A到D的检测器信号彼此之间在时间上的先后顺序是这样确定的：将信号A，B，C和D相互比较，从中确定它们彼此之间的相角。为了能够可靠地确定在时间先后顺序上最后出现的信号，需要有六种组合。这些组合是A和B，A和C，A和D，B和C，B和D以及C和D。按照开关的位置，电路装置11的多路转换器可以将所有的所述比较组合切换到相位检测器14的输入端。利用一个附加的低通滤波器23就可以确定相位检测器14输出信号中的平均直流电压分量，在微控制器24中也可以实现这种低通滤波器，例如作为一个FIR滤波器。首先将所有的延迟元件7到10设定为可能的最小延迟，也就是τA＝τB＝τC＝τD＝0。如果具有不同相角的两个输入信号被提供给相位检测器14，并且在其输出端测量平均直流电压分量，就会产生一个偏离0的电压，其正、负是由相角来决定的。利用软件的比较器就可以进行关于相角判定，比较器的比较电平是0伏。由于最初的目的仅仅是要通过交替询问来确定区域A到D的检测器信号的时间先后顺序，执行这种询问的速度是很快的。完全不需要等待低通滤波器23的确定。在此处仅仅需要识别出倾向(大于或者小于0)。在利用软件或者状态机以适当形式的交替询问确定了时间顺序上的最后一个信号之后，在本实施例的微控制器24中对延迟元件7到10执行实际的调整。
这种调整过程如下：由于已经确定了时间顺序上的最后一个信号，就可以用三个连续的步骤将其他三个领先的信号移动到时间顺序上的最后一个信号。成功移动的判据仍然是相位检测器14输出端的平均直流电压分量。将时间顺序上领先的信号一个接一个地与时间顺序上的最后一个信号相比较，并且增加各个领先信号的延迟时间τ，直到相位检测器14输出端的平均直流电压分量达到零值时为止。这种工作是由微控制器24来执行的，将电压值与处在0伏的软件比较器进行比较。在这种情况下可以用微控制器24连续或者小步幅地调整延迟元件7到10的延迟时间τA，τB，τC和τD。在已将所有信号的移位为它们的相对相角彼此吻合之后，就可以从信号A′+C′和B′+D′之和获得光道误差信号TE。按照本发明的自动调整方法的优点在于，可以补偿检测器信号之间在时间关系上的影响，这种关系取决于光盘的几何形状和光道的几何形状，光盘的类型，激光扫描器也就是光设备(1到5)的制造公差，并且还取决于线性速度，也就是光记录媒体在光束的当前所处位置上的速度。
另外，只要稍稍增加一些费用(延迟元件7到10，电路装置11，以及低通滤波器23)，就可以利用一个逻辑电路或者图中所示的微控制器24来确定区域A到D的检测器信号之间在时间上的关系，并且利用延迟元件7到10移位所述信号之间的时间关系。
图2表示用来对能够进行设定的延迟元件7到10进行自动调整的方法的一个流程图。首先将所有的延迟时间τA，τB，τC和τD设定为零。按顺序将信号A和B的相角相互比较。在这种情况下，多路转换器是处在图示的切换位置。如果信号A领先于信号B，就采用左侧的分支，否则就采用右侧的分支。然后，在各种情况下都是将滞后的信号B和A各自与信号C相互比较。从电路装置11的顶部来看，这分别对应着第四和第二切换位置。接着将在第二比较步骤中确定为滞后的信号与信号D相比较。
在经过该第三比较之后，就可以看出哪个信号在时间上是最后的一个。在三个连续的步骤中，设定了其他各个信号的延迟元件的延迟时间τi。在图2的最左侧，所表示的是信号D滞后最多的情形。首先要调整τA，直到信号A′和D同相，然后相应调整τB接着是τC。在这一情形的右边，表示的是信号C滞后最多的情况。在这种情况下，相应地调数τA，τB和τD。在这一情形的右边，所表示的是信号B滞后最多的情况，而在最右侧，所表示的是信号A滞后最多的情况。在设定了其他三个延迟时间τI之后，将电路装置11的多路转换器的切换位置置于图中所示的最下方的切换位置。从而，将求和信号A+C和B+D提供给相位检测器14，以便产生光道误差信号TE。这样就完成了延迟元件7到10的设定工作。

Claims (10)

1.一种读或写光记录媒体(4)的设备，它包括：
一个具有四个区域(A，B，C，D)的检测器(5)，来自光记录媒体(4)的光束照射在这些区域上，分配给四个区域(A，B，C，D)当中的至少两个区域的至少两个延迟元件(7，8，9，10)，以及
一个用于产生光道误差信号(TE)的相位检测器(14)，其每个输入端具有光电检测器(5)的区域(A，B，C，D)中两个区域的求和信号，并且在其输出端可获得一个光道误差信号(TE)，
其特征在于：
至少对于延迟元件(7，8，9，10)之一来讲，可以独立于至少一个其他延迟元件(7，8，9，10)的延迟时间(τA，τB，τC，τD)，来设定其延迟时间(τA，τB，τC，τD)，以及
一个用来控制延迟元件(7，8，9，10)的延迟时间设定的控制装置(24)被连接到相应的延迟元件(7，8，9，10)。
2.按照权利要求1的设备，其特征是用来检测光电检测器(5)的区域(A，B，C，D)发出信号的相角的一个相位检测装置被连接到相应的区域(A，B，C，D)。
3.按照权利要求1的设备，其特征是具有一个电路装置(11)，用来向其输出端提供其输入信号的可变组合，光电检测器(5)的区域(A，B，C，D)的输出端被连接到该电路装置(11)的输入端，而电路装置(11)的输出端则连接到所述相位检测器(14)的输入端。
4.按照权利要求3的设备，其特征是所述相位检测器(14)是一个相角检测器。
5.按照权利要求4的设备，其特征是所述控制装置(24)是一个微控制器，用于从所述相位检测器(14)接收输入并将控制信号提供给所述电路装置(11)和所述至少两个延迟元件(7，8，9，10)，控制电路装置(11)并控制延迟元件(7，8，9，10)的设定。
6.按照权利要求5的设备，其特征是在相位检测器(14)的输出端与所述微控制器的一个输入端之间配置有一个低通滤波器(23)。
7.对用来读和/或写光记录媒体的设备中能够进行设定的延迟元件(7，8，9，10)进行调整的方法，将延迟元件分配给该设备的光电检测器(5)的指定区域(A，B，C，D)，在第一方法步骤中，为了确定在时间先后顺序上最后出现的信号，将各个区域(A，B，C，D)发出的信号的相角进行比较，在第二方法步骤中改变延迟元件(7，8，9，10)的延迟时间(τA，τB，τC，τD)，直到所有信号的相位与时间顺序上的最后一个信号相吻合时为止，并且将这些改变的延迟时间(τA，τB，τC，τD)确定为该设备的最佳设定值。
8.按照权利要求7的方法，其特征是在第一方法步骤之前将能够进行设定的延迟元件(7，8，9，10)设定在它们的相应最小延迟时间(τi＝0)。
9.按照权利要求7的方法，其特征是首先在第一方法步骤中将区域A和B的信号相位进行比较，如果A的相位领先于B的相位，就比较区域B和C的信号相位，否则比较区域A和C的信号相位；如果B和A的相位分别领先于C的，就将C和D的相角相互比较，否则就将B和A的相位分别与D的相位进行比较，在结束这些比较时确定时间顺序上的最后一个信号，然后通过按照第二方法步骤来改变延迟元件(7，8，9，10)的延迟时间(τA，τB，τC，τD)，将其他信号设定在所述的时间顺序上最后一个信号的相角。
10.按照权利要求1的设备，其特征是将延迟元件(7，8，9，10)分配给四个区域中的至少三个。
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