CN1251200C - 光盘装置和在光盘装置中产生跟踪误差信号的方法 - Google Patents

光盘装置和在光盘装置中产生跟踪误差信号的方法 Download PDF

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Abstract

通过将光束投射到光盘上而用作还原信息的装置和记录及还原信息的装置之一的光盘装置包括：光传感器，由至少一个光传感单元组成，其接收光盘反射光并输出基于所接收光的光传感信号；第一和第一跟踪误差产生部件，分别检测光传感器输出的光传感信号之间的相位差和电平差，并分别根据光传感信号产生第一和第二跟踪误差信号；混合部件，混合第一和第二跟踪误差信号并输出混合跟踪误差信号；跟踪控制部件，使用混合跟踪误差信号进行跟踪控制；及静噪部件，分别当光束照射已记录区和未记录区时，分别对第二和第一跟踪误差信号进行静噪处理。

Description

光盘装置和在光盘装置中产生跟踪误差信号的方法
技术领域
本发明涉及光盘记录及还原装置，该装置通过将光束投射到旋转的光盘上以记录和还原信息，具体地说，涉及可使光束精确跟踪光盘轨道的跟踪伺服技术。
背景技术
在光盘记录及还原装置中，为使光束能精确跟踪轨道，跟踪伺服机构是必不可少的，这种跟踪伺服机构能够产生跟踪信号，并且根据跟踪信号在光盘半径方向对读取头进行定位控制，其中代表信息的凹坑在轨道上成行排列。
在例如DVD-ROM的只读光盘上，代表信息的凹坑以模压形成的孔的形式记录。在例如DVD-RAM的可记录光盘上，凹槽是螺旋形的，其中作为凹陷部分的凹槽和作为凸出部分的凸脊(land)形成轨道。将光束投射到轨道上，可使代表信息的凹坑以盘面相变的形式记录。光传感器接收光盘的反射光束，这种光传感器由数个光传感单元组成。光传感单元均产生光传感信号。利用这些光传感信号产生跟踪误差信号。
跟踪误差信号的产生方法包含差分相位检测(记作DPD)方法和推挽(记作PP)方法。在DPD方法中，根据光传感器输出的光传感信号之间的相位差产生跟踪误差信号。在PP方法中，根据光传感器输出的光传感信号之间的电平差产生跟踪误差信号。
然而，上述传统技术具有以下缺陷。
在DPD方法中，跟踪误差信号是利用凹坑对光的衍射作用产生的。由于未记录光盘上尚未形成凹坑，因此不能产生跟踪误差信号。如果在盘表面上有划痕，使用相位差产生的跟踪误差信号可能具有严重误差，这种划痕将导致诸如跳轨的错误操作。
在PP方法中，由于已记录轨道的反射光的光强与未记录轨道不同，光强的差异会造成跟踪误差信号之间的差异，从而导致跟踪伺服机构工作不稳定。
发明内容
本发明的实施例提供可产生稳定的跟踪误差信号的光盘装置，即使在光盘混合有已记录区和未记录区时，或者在光盘的凹坑或划痕深度不均匀时，该装置同样能够产生稳定的跟踪误差信号。
本发明提供一种光盘装置，通过将光束投射到光盘上，所述光盘装置被用作还原信息的装置和记录及还原信息的装置之一，所述光盘装置包括：光传感器，由至少一个光传感单元组成，用于接收光盘反射的光，并输出基于所接收的光的光传感信号；第一跟踪误差产生部件，用于检测所述光传感器输出的所述光传感信号之间的相位差，并根据所述光传感信号产生第一跟踪误差信号；第二跟踪误差产生部件，用于检测所述光传感器输出的所述光传感信号之间的电平差，并根据所述光传感信号产生第二跟踪误差信号；混合部件，用于混合所述第一跟踪误差产生部件产生的第一跟踪误差信号和所述第二跟踪误差产生部件产生的第二跟踪误差信号，并输出混合的跟踪误差信号；跟踪控制部件，用于使用从所述混合部件提供的混合跟踪误差信号进行跟踪控制；已记录/未记录检测部件，该部件用于确定所述光束正在扫描所述光盘的已记录区还是未记录区，静噪部件，该部件响应所述已记录/未记录检测部件的检测结果对所述第一或第二跟踪误差信号进行静噪处理，其中所述静噪部件当所述光束照射的所述光盘上的区域是记录有数据的已记录区时，对所述第二跟踪误差信号进行静噪处理，当所述光束照射的区域是没有记录数据的未记录区时，对所述第一跟踪误差信号进行静噪处理。
本发明还提供一在光盘装置中产生跟踪误差信号的方法，其中通过将光束投射到光盘上，光盘装置被用作还原信息的装置，和记录及还原信息的装置之一，该方法包括：使至少一个光传感单元接收光盘反射的光，并输出基于光传感单元接收的光的光传感信号；检测光传感信号之间的相位差，并产生第一跟踪误差信号；检测光传感信号之间的电平差，并产生第二跟踪误差信号；混合第一和第二跟踪误差信号并输出混合的跟踪误差信号；及提供在混合步骤产生的混合跟踪误差信号以作为最终的跟踪误差信号，其中当光束照射的光盘区域是记录数据的已记录区时，对第二跟踪误差信号进行静噪处理，当光束照射的区域是没有记录数据的未记录区时，对第一跟踪误差信号进行静噪处理。
同时使用DPD跟踪误差产生部件和PP跟踪误差产生部件，允许在彼此弥补缺陷的同时控制跟踪。
本发明的其它目标和优点将在下面的说明中进行阐述，其中，通过说明可以理解部分目标和优点，也可以通过实践来领会。借助于本文提出的具体手段和方法，可实现本发明的目标、获得本发明的优点。
附图说明
附图被合并到说明书中并构成说明书的一部分，用来描述本发明的实施例，并与上文的概括说明和下文的详细说明一同阐明本发明的原理。
图1是示出应用本发明的光盘装置的结构的模块图；
图2A和2B示出将还原信息的光束投射到光盘上的状态；
图3是示出本发明的跟踪误差信号产生电路85a的结构的模块图；
图4A到4C示出光束扫描光盘凹坑时加法器96c和96d的输出信号；
图5示出将光束投射到旋转的可记录光盘上时图3中各信号的波形；
图6示出缺陷检测部件106的操作过程；
图7是应用本发明的光盘装置的初始化操作的流程图；
图8是示出根据第一个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85b的结构的模块图；
图9是示出根据第一个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85c的结构的模块图；
图10是示出根据第一个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85d的结构的模块图；
图11A和11B是示出根据第二个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85e的结构的模块图。
具体实施方式
下文将参照附图详细说明本发明的实施例。图1是示出应用本发明的光盘装置的结构的模块图。
在充当记录介质的光盘61的表面上，螺旋形成轨道。光盘61由主轴电动机63旋转。
光读取头(记作PUH)65将信息记录到光盘61上，或从光盘61上还原信息。PUH 65通过传动装置与橇式电动机(sled motor)66连接。橇式电动机66由橇式电动机控制电路68控制。
速度传感电路69与橇式电动机控制电路68相连。速度传感电路69检测的PUH 65的速度信号被送到橇式电动机控制电路68。橇式电动机66的固定部件配有永磁铁。当驱动线圈67受橇式电动机控制电路68激励时，PUH 65沿光盘61作径向运动。
PUH 65配有物镜70，该物镜70由金属丝或簧片支撑(未在图中画出)。物镜70可在驱动线圈71的驱动下，沿聚焦方向(即透镜的光轴方向)运动。物镜70也可在驱动线圈72的驱动下，沿跟踪方向(即与透镜光轴垂直的方向)运动。
激光控制电路73中的激光激励电路75能使半导体激光二极管79发射激光。从半导体激光二极管79发射出的激光穿过平行透镜80、半透镜81和物镜70，投射到光盘61上。光盘61的反射光穿过物镜70、半透镜81、聚焦透镜82和柱面透镜83，到达光传感器84。
光传感器84由例如4个象限光传感单元组成。来自光传感单元的传感信号被输出到本发明的RF放大器85。RF放大器85处理光传感单元输出的信号，并产生代表聚焦差的聚焦误差信号FE、代表激光束光点中心和轨道中心之间的差的跟踪误差信号TE和光传感单元信号的RF信号或总相加信号。
聚焦误差信号FE被提供给聚焦控制电路87。聚焦控制电路87根据聚焦误差信号FE产生聚焦驱动信号。聚焦驱动信号被提供给聚焦驱动线圈71。从而实现聚焦伺服机构。在聚焦伺服机构中，激光总能在光盘61的记录薄膜上准确聚焦。
跟踪误差信号TE被提供给跟踪控制电路88。跟踪控制电路88根据跟踪误差信号TE产生跟踪驱动信号。跟踪控制电路88输出的跟踪驱动信号被提供给跟踪驱动线圈72。在跟踪伺服机构作用下，激光总能跟踪光盘61上形成的轨道。
利用聚焦伺服机构和跟踪伺服机构，光盘61的轨道中形成的凹坑的反射光随记录的信息而变化，这种变化反映在光传感器84的光传感单元的输出信号的总相加信号RF中。将所得的信号提供给数据还原电路78。数据还原电路78根据锁相环(PLL)电路76的还原时钟信号将记录数据还原。
当跟踪控制电路88控制物镜70时，橇式电动机控制电路68控制橇式电动机66或PUH 65，使物镜70位于PUH 65中某一特定位置的附近。
电动机控制电路64、橇式电动机控制电路68、激光控制电路73、锁相环电路76、数据还原电路78、聚焦控制电路87、跟踪控制电路88和误差校正电路62都由CPU 90通过总线89来控制。CPU 90根据主机单元94通过接口电路93提供的操作命令对光盘装置进行综合控制。CPU 90将RAM91作为工作区，并且根据ROM 92中记录的包含本发明的程序来执行特定操作。
图2A示出将还原光束或信息还原光束投射到光盘上所形成的状态。当盘是只读光盘，如DVD-ROM时，光盘的凹陷部分代表凹坑。对于可记录光盘，如DVD-RAM，光盘的凹陷部分则代表凹槽。图2A中，对于DVD-RAM，光束照射到相变凹坑上。只读光盘与可记录光盘的光反射方式相同。
当还原光束对光盘的凹坑进行扫描时，光束被凹坑衍射。衍射光束包含凹坑上表面反射的反射光La和凹坑处衍射的衍射光Lb。由于凹坑的衍射作用，反射光La和衍射光Lb之间产生相位差，它们相互干涉，并且彼此部分抵消，从而导致如图2A上部所示的阴影区。
下面阐述DPD跟踪误差信号(第一跟踪误差信号)的产生方法。当光束的光点扫描偏离凹坑序列的中心时，出现阴影区的位置将产生如图2A箭头b所示的偏移。在读取头上，象限检测器A、B、C和D接收光盘的反射光，并根据阴影区移动所产生的光传感输出信号的变化产生跟踪误差信号。
接着阐述PP跟踪误差信号(第二跟踪误差信号)的产生方法。当光束的光点偏离轨道中心时，将轨道夹在其间的左、右光的光强分布产生变化。在读取头上，图2B中的象限检测器A、B、C和D接收反射光，并检测出(VA+VD)和(VB+VC)之间的光强差，从而产生跟踪误差信号(其中VA到VD分别代表检测器A到D的检测输出)。
图3是示出图1的RF放大器85中基于本发明的跟踪误差信号产生电路85a的结构的模块图。接收光传感器84的检测器A到D的输出信号的跟踪误差信号产生电路85a产生跟踪误差信号TE，并将跟踪误差信号TE输出到跟踪控制电路88。图3中箭头a指示与轨道相切的方向。
加法器96a、96b和减法器97构成PP跟踪误差信号产生电路103。PP跟踪误差信号产生电路103检测在光盘半径方向上反射光偏离光传感器84中心的程度。
加法器96a将检测器D和A的光传感信号相加。加法器96b将检测器C和B的光传感信号相加。减法器97产生加法器96a和96b的求和信号之间的电平差，并将该电平差作为PP跟踪误差信号VPP输出。增益控制部件98调整PP跟踪误差信号VPP的增益，并输出跟踪误差信号TE1。
PP跟踪误差信号VPP的振幅随后面将说明的光学系数的变化而变化。增益控制部件98用于补偿振幅的变化。
加法器96c、96d和相位差检测部件100构成DPD跟踪误差信号产生电路104。加法器96c将检测器A和C的光传感信号相加。加法器96d将检测器B和D的光传感信号相加。
图4示出光束扫描光盘的凹坑时加法器96c和96d的输出信号。例如，当光束扫描光盘61并且光束中心偏离凹坑中心(图4中光束中心向上偏离凹坑中心)时，进入光传感器84的反射光La的暗区(图中的阴影区)发生如图4所示的旋转。此时，检测器A和C的相加输出或加法器96c的输出发生如图4B所示的变化。检测器B和D的相加输出或加法器96d的输出发生如图4C所示的变化。图4B和4C所示的信号波形是利用特定阈值分别对加法器96c和96d的相加信号进行二进制化处理获得的。相位差检测部件100输出加法器96c和96d的求和信号的振幅变化点之间的时间差Δt，即作为DPD跟踪误差信号VDPD的两信号之间的相位差。
放大器101对DPD跟踪误差信号VDPD进行放大，并输出跟踪误差信号TE2。加法器102将放大器101的输出信号和增益控制部件98的输出信号相加，从而产生跟踪误差信号TE。
图5示出各信号波形，其中轨道是由可记录DVD等的凸脊和凹槽构成的，而且光束投射到旋转的可记录光盘上。跟踪控制是在聚焦控制电路将聚焦伺服机构置为ON状态(即聚焦状态)的情况下进行的。由于光束在跟踪控制的初期穿过各个轨道，PP跟踪误差信号VPP呈现如图5所示的正弦波形。在PP跟踪误差信号VPP(TE1)中，未记录区的信号振幅比已记录区大。这是因为未记录区的反射光的光强比已记录区高。另一方面，DPD跟踪误差信号VDPD(TE2)呈现如图5所示的三角波形。未记录区的信号振幅接近0伏。这是因为未记录区无凹坑。
控制信号DFCT输入到放大器101中。当检测到光盘表面存在划痕或进行初始化时，在设置增益控制部件98的增益系数的过程中，控制信号DFCT被用于对DPD跟踪误差信号VDPD进行静噪处理。缺陷检测部件106基于图6所示的光传感器84的总相加信号RF检测出光盘61上存在划痕等缺陷。当检测出光盘上存在缺陷时，直接从缺陷检测部件106(参看图1)输出控制信号DFCT。在初始化时，通过缺陷检测部件106从CPU 90输出控制信号DFCT。
在PP方法中，由于反射光的光强因光学系数，如光盘的已记录区或未记录区、光盘凹坑或凹槽的深度以及光盘的倾斜度等而出现波动，跟踪误差信号的振幅亦随之变化。为解决这个问题，通过使增益控制部件98的输出具有最优增益的方式，利用控制信号控制放大器101对DPD跟踪信号进行静噪处理。
图7是应用本发明的光盘装置的初始化操作的流程图。首先，CPU90对DPD跟踪误差信号VDPD进行静噪处理(步骤ST1)。此时，CPU90将控制信号传送到放大器101中，从而使放大器101的输出信号变成0伏。
接着，在步骤ST2中，如果已记录/未记录检测部件105(参看图1)输出的已记录/未记录信号RCD代表已记录区，则转到步骤ST3，反之如果信号RCD代表未记录区，则转到步骤ST4。根据光传感器84输出的总相加信号RF，已记录/未记录检测部件105确定光束投射到的区域是否已记录信息的区域。例如，当总相加信号RF的最大振幅超过特定阈值时，已记录/未记录检测部件105将已记录/未记录信号RCD置为如图5所示的高电平。
当光束扫描已记录区时，CPU 90设置增益控制部件98的增益，使PP跟踪误差信号VPP的最大振幅Va成为特定最大振幅VA(步骤ST3)。当光束扫描未记录区时，CPU 90设置增益控制部件98的增益，使PP跟踪误差信号VPP的最大振幅Vb成为特定最大振幅VB(步骤ST4)。
接着，CPU 90取消放大器101的静噪(或将控制信号DFCT置于关闭状态)，并设置放大器101的增益，使得跟踪误差信号TE1和TE2可在加法器102以最优相加率相加(步骤ST5)。即CPU 90设置放大器101的增益，使得跟踪误差信号TE的最大振幅在已记录区和未记录区相同，或者使得零交叉点Pa与零交叉点Pb的信号倾斜度相同，其中在零交叉点处信号从负值转为正值)。
在正常的记录或还原操作中，可以产生在光盘已记录区和未记录区具有几乎相同的振幅的跟踪误差信号。这样就能够实现精确的跟踪伺服机构。
根据本发明，由于将混合DPD信号和PP信号而得到的信号用作最终的跟踪误差信号，尽管存在光学系数的波动，仍然可以实现稳定的跟踪伺服机构。因此，即使在高速搜索记录介质上的已记录区和未记录区时，也能稳定操作记录介质。
当盘面存在划痕时，利用控制信号DFCT对DPD跟踪误差信号进行静噪处理，从而使跟踪伺服机构不受划痕干扰。
图8是示出根据第一个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85b的结构的模块图。在跟踪误差信号产生电路85b中，与门107对控制信号DFCT和已记录/未记录信号RCD进行“与”运算，并将结果提供给放大器101。亦即，只要信号DFCT和信号RCD之一为低电平，与门107就输出低电平信号。
图5中，虽然通过对DPD跟踪误差信号VDPD进行振幅调整而得到的跟踪误差信号TE2在未记录区为0伏，然而实际上信号TE2仍有可能包含噪声。当跟踪误差信号TE2包含噪声时，就会呈现不稳定状态。因此，在未记录区将跟踪误差信号TE2强置为0伏，从而使跟踪误差信号TE处于更稳定的状态。
图9是示出根据第一个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85c的结构的模块图。在跟踪误差信号产生电路85c中，已记录/未记录信号RCD输入到放大器101。倒相电路99将信号RCD的反相信号输入到增益控制部件98。
当已记录/未记录信号RCD代表已记录区时(例如，当信号RCD为高电平时)，增益控制部件98对跟踪误差信号VPP进行静噪处理。这样，在已记录区仅通过DPD跟踪误差信号VDPD进行跟踪控制。当已记录/未记录信号RCD代表未记录区时(例如，当信号RCD为低电平时)，放大器101对跟踪误差信号VDPD进行静噪处理。这样，在未记录区仅通过PP跟踪误差信号VPP进行跟踪控制。
因此，即使在对记录介质的已记录区和未记录区进行高速搜索时，仍可以稳定操作记录介质。
图10是示出根据第一个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85d的结构的模块图。在跟踪误差信号产生电路85d中，振荡器117输出的具有恒定频率的相同信号通过加法器108和109与相位差检测部件100的比较输入信号相加。
通过相加上述恒定频率的信号，使得在由盘面划痕等类似原因导致提供给相位差检测部件100的RF信号消失的情况下，DPD信号仍能自动静噪。由于在扫描到有划痕的盘面区域时DPD信号静噪，则可构成一个伺服回路，防止发生诸如跳轨等错误操作。本修改例中，无需缺陷检测部件106。
图11是示出根据第二个实施例的修改的跟踪误差信号产生电路85e的结构的模块图。在PP方法中，当物镜的位置因读取头制造误差或传动机构的微小移动而偏离预定位置时，光轴也会相应地偏移，从而导致光传感器84上的光束光点偏移，结果将使各检测器接收到的光强改变。这将使跟踪误差信号产生偏差。
跟踪误差信号产生电路85e采用DPP(差分推挽)方法。如图11B所示，在激光二极管79产生的主光束M两侧，是激光二极管118a和118b产生的子光束S。子光束S的光点投射到主光束M所扫描的轨道两侧的相邻轨道上。检测器F1、F2、E1和E2接收子光束S，根据子光束S产生PP信号，并利用子光束S所产生的PP信号消除主光束M所产生的PP信号的偏移。
检测器F1和E1的传感输出信号由加法器114a相加，检测器F2和E2的传感输出信号由加法器114b相加。加法器114a和114b的相加输出在减法器115中相减。在结果被放大器116放大到适当振幅之后，放大结果输入到减法器117。图3中第一个实施例所示的光传感器84所获得的PP跟踪误差信号VPP也输入到减法器117。减法器117向增益控制部件98提供通过消除PP跟踪误差信号VPP，即DPP跟踪误差信号VDPP的偏移而获得的信号。其余电路部件的操作与图3相同。
应该注意到，本发明适用于还原信息的光盘装置和记录及还原信息的光盘装置，所述记录及还原操作通过将光束投射到光盘上来完成。
本领域技术人员可发现本发明的其它优点，可对本发明作出其它修改。因此，本发明的范围不受在本文所示出和说明的具体细节以及典型实施例的限定。相应地，在不违反所附权利要求及其等同内容所阐明的本发明的总体构思的实质或范围的条件下，可对本发明作多种修改。

Claims (5)

1.一种光盘装置，通过将光束投射到光盘上，所述光盘装置被用作还原信息的装置和记录及还原信息的装置之一，所述光盘装置包括：
光传感器(84)，由至少一个光传感单元组成，用于接收光盘反射的光，并输出基于所接收的光的光传感信号；
第一跟踪误差产生部件(104)，用于检测所述光传感器输出的所述光传感信号之间的相位差，并根据所述光传感信号产生第一跟踪误差信号；
第二跟踪误差产生部件(103)，用于检测所述光传感器输出的所述光传感信号之间的电平差，并根据所述光传感信号产生第二跟踪误差信号；
混合部件，用于混合所述第一跟踪误差产生部件(104)产生的第一跟踪误差信号和所述第二跟踪误差产生部件(103)产生的第二跟踪误差信号，并输出混合的跟踪误差信号；
跟踪控制部件(88)，用于使用从所述混合部件提供的混合跟踪误差信号进行跟踪控制；
已记录/未记录检测部件(105)，该部件用于确定所述光束正在扫描所述光盘的已记录区还是未记录区，
静噪部件，该部件响应所述已记录/未记录检测部件(105)的检测结果对所述第一或第二跟踪误差信号进行静噪处理，
其中所述静噪部件当所述光束照射的所述光盘上的区域是记录有数据的已记录区时，对所述第二跟踪误差信号进行静噪处理，当所述光束照射的区域是没有记录数据的未记录区时，对所述第一跟踪误差信号进行静噪处理。
2.根据权利要求1的光盘装置，其特征在于，所述静噪部件包括一个用于放大第一跟踪误差信号并通过使用其静噪功能对第一跟踪误差信号进行静噪处理的放大器(101)，以及一个用于放大第二跟踪误差信号并通过使用其静噪功能对第二跟踪误差信号进行静噪处理的增益控制部件(98)。
3.根据权利要求2的光盘装置，其特征在于进一步包括：
缺陷检测部件(106)，该部件根据所述光传感器(84)的总相加信号(RF)检测所述光盘的缺陷部分，并向所述放大器(101)输出缺陷检测信号(DFCT)，
其中所述放大器(101)响应缺陷检测信号(DFCT)对所述第一跟踪误差信号进行静噪处理。
4.根据权利要求2的光盘装置，其特征在于进一步包括加法部件(108，109)，该加法部件将具有恒定频率的同一信号与输入到所述第一跟踪误差产生部件(104)的各光传感信号相加。
5.一种在光盘装置中产生跟踪误差信号的方法，其中通过将光束投射到光盘上，所述光盘装置被用作还原信息的装置，和记录及还原信息的装置之一，所述方法包括：
使至少一个光传感单元接收光盘反射的光，并输出基于所述光传感单元接收的光的光传感信号；
检测所述光传感信号之间的相位差，并产生第一跟踪误差信号；
检测所述光传感信号之间的电平差，并产生第二跟踪误差信号；
混合所述第一跟踪误差信号和所述第二跟踪误差信号，并输出混合的跟踪误差信号；
提供在混合步骤产生的混合跟踪误差信号以作为最终的跟踪误差信号，其中
当所述光束照射的所述光盘上的区域是记录有数据的已记录区时，对所述第二跟踪误差信号进行静噪处理，当所述光束照射的区域是没有记录数据的未记录区时，对所述第一跟踪误差信号进行静噪处理。
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