CN1253868C - 用于控制滑块的光盘设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制滑块的光盘设备和方法，其中所述光盘设备包括拾取器，其包括用于至少沿跟踪方向支撑和移动物镜的致动器，所述拾取器通过将激光束经由物镜定向于光盘来向光盘写入信号和/或从光盘中读取信号；滑块，用于沿跟踪方向来传送所述拾取器；加速度传感器，用于响应光盘设备姿势方面的变化，检测并输出作用于物镜的静加速度；以及滑块控制器，用于基于来自于加速度传感器的检测信号和用于使物镜跟踪的跟踪伺服信号的低频分量来驱动滑块，以便使物镜与所述拾取器的光学视野中心对准。

Description

用于控制滑块的光盘设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于向光盘记录信号并从中读取信号的光盘设备，并且涉及一种滑块控制方法。
背景技术
用于向光盘记录信号并从中读取信号的一些类型的光盘设备在跟踪伺服操作期间执行对滑块的跟踪控制，从而使物镜在光学视野中心附近操作。
将滑块设计成能够在适当位置控制拾取器，从而使沿跟踪方向驱动的物镜在位置上与拾取器的光学视野的中心对准。
在滑块跟踪控制中，根据用于跟踪操作的跟踪伺服信号的低频分量电平来估计物镜和光学视野中心之间的位移量。
例如，如果获得的跟踪伺服信号的低频分量电平是零电平，那么物镜近似与机械中心位置对准。在拾取器中，建立光学视野中心，以与物镜的机械中心位置附近对准。
如果执行滑块控制以移动拾取器、从而使跟踪伺服信号的低频分量电平成为零电平，那么由此将引起光学视野中心随动于所述物镜。
这种光盘设备能够以摄像机的形式来实现。作为摄像机的光盘设备通常由用户携带并且用于各种方面。
根据光盘设备的方向，物镜在其重力的作用下也许会相对于跟踪方向下移。
众所周知，在光盘系统中，物镜由致动器利用其支撑臂相对轻地支撑。当光盘设备倾斜时，物镜会从机械中心位置沿重力牵引力方向移动。
如果物镜响应光盘设备姿势方面的变化而因其自重发生移动的话，那么无法正确地执行滑块的跟踪控制。
即便跟踪伺服信号的低频分量接近于零电平，物镜也早已因其自重从机械中心位置沿重力牵引力方向移动。如果利用设置在跟踪伺服信号的低频分量成为零电平的位置上的跟踪目标来控制滑块，那么所述物镜由此将从光学视野的中心移动。
如果在滑块跟踪控制中，物镜在位置上从光学视野的中心发生偏移的话，那么无法实现优良的光学特性。在跟踪伺服操作中，所述光盘设备变得不稳定，并且可能会显示出劣质的记录和重放性能。
美国专利第6,473,373号公开了这样一种技术，其中沿物镜可移动的方向来矫正其位置偏移量。
发明内容
据此，本发明的目的在于提供一种光盘设备，在其滑块控制中，防止物镜因光盘设备姿势方面的变化而从光学视野中心偏移。
按照本发明第一方面，提供一种用于向光盘记录信号和/或从中重放信号的光盘设备，所述光盘设备包括：拾取器，其包括用于至少沿跟踪方向支撑和移动物镜的致动器，所述拾取器通过将激光束经由物镜定向于光盘来向光盘写入信号和/或从光盘中读取信号；滑块，用于沿跟踪方向来传送所述拾取器；加速度传感器，用于响应光盘设备姿势方面的变化，检测并输出作用于物镜的静加速度；以及滑块控制器，用于基于来自于加速度传感器的检测信号和用于使物镜跟踪的跟踪伺服信号的低频分量来驱动滑块，以便使物镜与所述拾取器的光学视野中心对准。
按照本发明第二方面，提供一种用于控制光盘设备的滑块控制方法，所述光盘设备用于向光盘记录信号和/或从中重放信号，所述光盘设备包括拾取器，所述拾取器包括至少沿跟踪方向支撑和移动物镜的致动器，所述拾取器通过使激光束经由物镜定向于光盘来将信号写入光盘和/或从中读取信号，所述光盘设备还包括用于沿跟踪方向传送所述拾取器的滑块，所述控制方法包括以下步骤：响应光盘设备姿势方面的变化来检测作用于物镜的静加速度；以及基于检测信号和用于使物镜跟踪的跟踪伺服信号的低频分量来驱动滑块，以便使物镜与所述拾取器的光学视野中心对准。
检测响应光盘设备姿势方面的变化，作用于不同跟踪方向的物镜的静加速度(重力)量级。
如果根据作为重力加速度以及跟踪伺服信号的低频分量检测的信号来驱动滑块，以便将物镜定位在光学视野中心，那么参照精确到作用于物镜的重力量级的跟踪伺服信号来执行滑块控制。
即使当物镜因其自重发生偏移时，也可以使光盘设备免于这样的问题，即：在滑块控制中使物镜免于从光学视野的中心发生偏移。
附图说明
图1是依照本发明优选实施例的光盘设备内部结构的主要部分的框图；
图2A和2B举例说明了由光盘设备执行的滑块控制；
图3A和3B举例说明了由光盘设备执行的滑块控制；以及
图4A和4B举例说明了依照本发明优选实施例的光盘设备的操作。
具体实施方式
图1是举例说明了依照本发明优选实施例的光盘设备1内部结构的框图。
图1举例说明了光盘设备1的主要部分，也就是说，仅仅示出了与跟踪伺服系统和滑块控制系统相关的单元，而没有示出其他电路结构。
作为摄像机实现的所述光盘设备1在光盘50上记录由摄像机单元(未示出)获取的视频数据。所述光盘设备1还重放记录在光盘50上的视频数据。
这种摄像机是便携式的，而不是固定的，并且根据用户所要求的工作条件可以置于任何位置上。
图1中所示的光盘50是称为蓝光盘(blue-ray disk)的高密度盘。
所述蓝光盘利用具有405nm的中心发射频率的蓝色激光和0.85的数值孔径(NA)的物镜来执行记录和重放操作。在以下参数下，即0.32μm的轨道间距、0.12μm/比特的行密度、以64K字节的数据块作为记录和重放单位以及82％的格式化效率，12cm直径的盘可以记录/重放23.2G字节的数据。
如果将行密度改为0.112μm/比特，其余参数不变，那么蓝光盘可记录/重放25G字节的数据。如果例如将记录层加倍到两层，那么记录容量能够增加到46.6G字节或者50G字节。
安装在转台(未示出)上的蓝光光盘50在记录/重放操作期间通过主轴电机(未示出)以恒线速度(CLV)旋转。
拾取器2读出光盘50上的数据，即，在ROM盘上以凹凸印坑的方式写入的数据，或者是在可重写盘上相变标记的数据。
在可重写盘的情况中，从所述盘读取预先凹槽中地址(ADIP)信息和通过凹槽轨道的摆动而嵌入的盘信息。
在对可重写盘进行记录操作期间，拾取器2以相变标记在凹槽轨道中记录数据。
所述拾取器2包含作为激光源的半导体激光器。所述拾取器2还包含用于检测从盘反射的激光的光检测器，充当激光束输出端的物镜2a，以及使激光束经由物镜2a定向于盘的记录面并且将反射的激光束导入光检测器的光学系统。
在拾取器2中，双轴致动器2b沿跟踪方向和聚焦方向可动地支撑物镜2a。
整个拾取器2由滑块3沿径向传送以横穿所述盘。
所述光检测器检测从光盘50反射的激光束，并且响应于所接收的激光束数量，将所接收的激光束转换为电信号，并且将电信号送到矩阵放大器4。
矩阵放大器4包括电流-电压换能器，用于响应从多个光接收元件输出的电流，作为光检测器和矩阵处理器/放大器。所述矩阵放大器4对输入的信号执行矩阵处理，由此生成所需信号。
例如，矩阵放大器4生成对应于重放数据的高频信号(重放数据信号)、用于伺服控制的聚焦误差信号和跟踪误差信号TE。
如果光盘50是可重写类型的，那么所述矩阵放大器4输出作为跟踪误差信号TE的推挽信号，或者如果光盘50是ROM类型的，则输出微分相位识别(DPD)信号。此外，矩阵放大器4生成涉及凹槽摆动的信号，即，用于检测摆动的推挽信号。
将由矩阵放大器4生成的上述重放数据送到重放信号处理器(未示出)，其中所述重放数据经受重放信号处理。由此输出重放的信号。
将聚焦误差信号送到数字信号处理器(DSP)20中的聚焦伺服电路(未示出)，以用于聚焦伺服过程。
将用于检测摆动的推挽信号送到地址检测器(未示出)以检测地址。
将由矩阵放大器4生成的跟踪误差信号TE通过模数转换器5转换为数字信号。然后，将所述数字信号送到DSP 20中的跟踪伺服处理器6。
如图2所示，矩阵放大器4处于拾取器2的外部。作为选择，可以将矩阵放大器4设置在拾取器2中。
跟踪伺服处理器6执行所要求的处理，诸如对跟踪误差信号TE的相位补偿处理。然后，跟踪伺服处理器6向每个低通滤波器7和数模转换器13输出作为跟踪伺服信号的处理过的信号，其中所述低通滤波器7包含在DSP 20中。
数模转换器13将跟踪伺服信号转换为模拟信号，然后，将所述模拟信号送到跟踪驱动器15。响应基于跟踪伺服信号的驱动信号，跟踪驱动器15驱动拾取器2中的双轴致动器2b。
由此，响应跟踪伺服信号来控制物镜2a的位置，以此跟踪每个轨道。
低通滤波器7将高频分量从跟踪伺服处理器6提供的跟踪伺服信号中去除，同时提取跟踪伺服信号的低频分量。将充当用于控制滑块的基准信号的跟踪伺服信号的低频分量经由加法器8送到滑块伺服电路9。
滑块伺服电路9生成用于驱动滑块3的滑块伺服信号，以便使作为基准信号的跟踪伺服信号的低频分量成为零电平。将由此生成的滑块伺服信号输出到数模转换器12。
数模转换器12将滑块伺服信号转换为模拟信号，然后，将所述模拟信号送到滑块驱动器14。响应基于滑块伺服信号的驱动信号，滑块驱动器14驱动并且控制滑块3。
现在将参照图2A和2B论述光盘设备1的基本滑块控制操作。图2A和2B利用图表举例说明了拾取器2的内部结构。如图所示，重力沿由“g”表示的方向作用。
图2A和2B举例说明了图1的光盘50、拾取器2以及拾取器2中的物镜2a。
在拾取器2中，在其跟踪伺服操作中，物镜2a由双轴致动器2b(未示出)沿跟踪方向将其位置控制在活动范围M内。如图所示，物镜2a的机械中心位置C1定心于活动范围M的近似中心位置上。
拾取器2中的光学视野OV对应于物镜2a的活动范围M。光学视野OV中心位置Co近似与物镜2a的机械中心位置Cl对准。
参见图2A，现在控制物镜2a从活动范围M中的机械中心位置Cl偏移。
向双轴致动器2b提供驱动信号以便将物镜2a从机械中心位置C1处移动。当向双轴致动器2b提供驱动信号时，向图1的跟踪驱动器15提供响应于该驱动信号电平的跟踪伺服信号。
为了便于说明，由箭头形线R的长度表示跟踪伺服信号的电平。箭头形线R的长度是距机械中心位置Cl的偏移量，如图所示。
还将提供给跟踪驱动器15的跟踪伺服信号的低频分量提供给滑块伺服电路9。滑块伺服电路9生成用于驱动滑块3的滑块伺服信号，以便使跟踪伺服信号的低频分量成为零电平。滑块驱动器14响应基于滑块伺服信号的驱动信号来驱动滑块3。
由于响应用于使跟踪伺服信号的低频分量移向零电平的滑块伺服信号，驱动并且控制滑块3。因此使拾取器2滑动，以便将物镜2a从机械中心位置C1处移动。
将拾取器2从图2A中所示状态滑动到图2B中所示状态，以便使由箭头形线表示的跟踪伺服信号的低频分量成为零电平。由此，物镜2a与物镜2a的光学视野的中心位置Co对准。
如图所示，在跟踪伺服控制中，将物镜2a固定在执行轨道跟踪的位置上。换言之，在跟踪操作中，将拾取器2，即光学视野，滑动到物镜2a的位置上。由此使得两个中心彼此对准。
如果重力“g”的方向垂直于物镜2a的跟踪方向，如图2所示，那么沿其跟踪方向没有重力作用于物镜2a。
如图2B所示，通过将其作为滑块控制对象设置在跟踪伺服信号的低频分量成为零电平的位置上，可以使物镜2a近似与光学视野的中心位置Co对准。
假定本实施例的光盘设备1可用于任何姿势。换言之，光盘设备1不局限于图2A和2B中所示的姿势。
如果光盘设备1采用这样一种姿势，即重力沿跟踪方向作用于物镜2a，那么无法正确执行光学视野的中心对准的滑块控制。
图3A和3B举例说明了响应光盘设备1姿势方面的变化，其中重力沿与跟踪方向相同的方向作用于物镜2a的滑块控制。像图2A和2B一样，图3A和3B利用图表举例说明了拾取器2的内部结构。
图3A举例说明了在活动范围M内，从机械中心位置Cl移动到图2A中所示位置的物镜2a。
在此情况中，也向双轴致动器2b提供驱动信号以便将物镜2a从机械中心位置C1处移动。作为响应，跟踪伺服处理器6输出响应于驱动信号电平的跟踪伺服信号。
由于重力“g”的方向与物镜2a从机械中心位置Cl的运动方向对准，所以跟踪伺服信号在电平上低于图2A的情况。
重力加速度的力沿重力“g”的方向移动物镜2a，如箭头形虚线G表示的那样。跟踪伺服信号的箭头形线R的长度比图2A中的要短。
如果执行已讨论的滑块控制的话，那么将产生图3B中所示状态。
在滑块控制中，滑动拾取器2，以便使跟踪伺服信号的低频分量成为零电平。在该情况下，将拾取器滑动对应于图3A中所示的箭头形线R长度的长度。
当将拾取器2滑动对应于图3A中所示的箭头形线R长度的长度时，产生物镜2a和物镜2a的每个机械中心位置C1与光学视野的中心位置Co之间的不同，如图3B所示。
由于重力G最初作用于物镜2a，所以如果只基于跟踪伺服信号的低频分量来执行滑块控制的话，不检测由重力加速度G所引起移动。如图3B所示，响应重力加速度G而移动的物镜2a的位置，变成跟踪伺服信号的低频分量变成零电平的位置(即滑块控制对象)。物镜2a的位置和物镜2a的每个机械中心位置Cl与光学视野的中心位置Co之间产生不同。
在此优选的实施例中，光盘设备1包括图1中所示的加速度传感器10和增益调整器11，以用于执行考虑到沿跟踪方向作用于物镜2a的重力时的滑块控制。
加速度传感器10至少检测静加速度。静加速度的检测允许检测响应于光盘设备1姿势方面的变化的倾斜度。
加速度传感器10检测至少沿跟踪方向作用于物镜2a的加速度。加速度传感器10在物镜2a的跟踪操作中，响应沿径向向外方向作用于光盘50的加速度来输出正检测信号。加速度传感器10输出响应沿径向向内方向作用于光盘50的加速度的负检测信号。
光盘50可以是以至多约2G的范围测量加速度的类型。
设置在DSP 20中的增益调整器11向加速度传感器10检测的信号提供预定增益。由此，将以适当的增益所检测到的信号送到加法器8。
在此结构中，将响应于加速度传感器10输出的信号的信号分量添加到待提供给滑块伺服电路9的跟踪伺服信号的低频分量。
现在将参照图4A和4B论述由此构造的光盘设备1的操作。图4A举例说明了当改变光盘设备1的姿势的情况下，相对于重力方向的光盘50和拾取器2(包括物镜2a)的状态。
图4B举例说明了响应光盘设备1姿势方面变化的加速度传感器10的输出信号(已检测的信号)。
在图4A中所示的时间t1，如果光盘设备1姿势方面的变化令重力g的方向与沿物镜2a的跟踪方向T的光盘50的径向向外方向对准，那么加速度传感器10输出对应于图4B所示的重力加速度(+)1G的检测信号。
以这种方式，加速度传感器10输出响应沿物镜2a的跟踪操作的光盘50的径向向外方向作用的加速度的正检测信号。
当光盘设备1在姿势上从时间t1的状态倾斜90度时，在它接近时间t2时，物镜2a的跟踪方向T变成垂直于重力g的方向。在时间t1沿光盘50的径向向外方向作用于物镜2a的重力以减小的量级沿跟踪方向作用于物镜2a。
在时间t2，重力“g”的方向垂直于跟踪方向T。沿跟踪方向T作用的重力变成零。
当将光盘设备1从时间t1的状态移动到时间t2的状态时，从加速度传感器10中输出的检测信号在电平上从对应于+1G的电平降低为对应于0G的电平，如图4B所示。
当将光盘设备1从时间t2的状态再倾斜90度时，重力“g”的方向与在时间t3时沿物镜2a的跟踪方向T的光盘50的径向向内方向对准。
从时间t2到时间t3，令物镜2a沿光盘50的径向向内方向移动的重力逐渐增加。在时间t3，加速度传感器10输出对应于-1G的检测信号，即沿与时间t1处的方向相反的方向。
当将光盘设备1从时间t2的状态移动到时间t3的状态时，从加速度传感器10中输出的检测信号在电平上从对应于0G的电平降低为对应于-1G的电平，如图4B所示。
将响应光盘设备1的姿势方面的变化而从加速度传感器10输出的信号通过增益调整器11转换为适当的电平，然后将其送到加法器8。由此，向滑块伺服电路9提供一信号，所述信号通过将对应于检测信号的信号分量添加到从低通滤波器7输出的跟踪伺服信号的低频分量来获得。
更具体地说，滑块伺服电路9执行控制操作，以便使包含对应于检测信号的信号分量的跟踪伺服信号的低频分量降至零电平。
当滑块伺服电路9执行控制操作，以便使包含对应于检测信号的信号分量的跟踪伺服信号低频分量降至零电平时，滑动拾取器2，以便抵消图3A中所示的箭头形线R和箭头形线G的和。
控制对象是表示跟踪伺服信号的低频分量的图3A的箭头形线R和表示对应于作用于物镜2a的重力加速度的检测信号的箭头形线G的和。滑动拾取器2，以抵消箭头形线R和箭头形线G的和。
当滑动拾取器2以抵消箭头形线R和箭头形线G的和时，还抵消了图3B中所示的对应于箭头形线G的部分。以这种方式，物镜2a的机械中心位置C1与光学视野的中心位置Co对准。
通过将已检测的信号分量添加到跟踪伺服信号的低频分量，响应作用于物镜2a的重力加速度来矫正滑块控制对象。
如图4A所示，响应光盘设备1姿势方面的变化，加速度传感器10输出如图4B所示的检测信号。由此，检测信号考虑到光盘设备1姿势方面的变化来将滑块控制对象矫正为适当的值。
即使当光盘设备1在姿势上有所改变时，也能响应沿物镜2a的跟踪方向T作用的重力加速度G来矫正滑块控制对象。
无论光盘设备1的姿势如何，都能将物镜2a的位置控制为与光学视野的中心位置Co对准。
通过将物镜2a在位置上控制为处于与光学视野的中心位置Co对准，由此光盘设备1能够在跟踪操作期间提供出色的光学特性。
通过保持出色的光学特性来稳定跟踪伺服操作。由此实现了记录和重放操作的稳定性能。
现在将讨论优选实施例的一种修改方式。
在所述修改方式中，在寻道操作期间，使用加速度传感器10的检测信号来控制拾取器2的滑动操作。根据拾取器2的移动方向和重力加速度方向之间的关系，在寻道操作期间可能变更寻道时间。利用加速度传感器10，DSP 20响应沿滑动方向作用的重力加速度来改变滑块驱动器14输出的驱动信号的电平。无论光盘设备1的姿势如何，都可执行可靠的寻道操作。
在优选实施例的另一个修改方式中，响应来自于加速度传感器10的检测信号电平来调整从跟踪驱动器15输出的跟踪跳变脉冲。物镜2a也许没能根据跳变方向和重力方向之间的关系响应跳变脉冲来移动。
如果响应来自于DSP20中的加速度传感器10的检测信号来调整跟踪跳变脉冲电平，那么无论光盘设备1的姿势如何，都能可靠地执行跟踪跳变操作。
例如，本发明优选实施例的光盘设备的光盘是蓝光光盘。本发明同样适用于其他光盘，诸如高密度磁盘、迷你盘、数字化视频光盘(DVD)以及磁光盘。
在本发明优选的实施例的论述中，光盘设备1作为摄像机来实现。但本发明不局限于摄像机。本发明适用于任何光盘设备，诸如便携式盘播放器/记录器，并且光盘设备可用于其各种姿势中。
在上述的优选实施例中，对准加速度传感器10以便使加速度传感器10响应沿光盘50的径向向外方向作用于物镜2a的加速度来输出正值，而响应沿光盘50的径向向内方向作用于物镜2a的加速度来输出负值。
作为选择，加速度传感器10的对准可以是相反的。
在此结构中，对应于光盘设备1姿势方面变化的检测信号的极性被反向。此外，必须将检测信号从跟踪伺服信号中减去，以便正确地执行滑块控制，而非将其添加到跟踪伺服信号。此外，利用减法器来代替图1的加法器8。

Claims (6)

1.一种用于向光盘记录信号和/或从中重放信号的光盘设备，所述光盘设备包括：
拾取器，其包括用于至少沿跟踪方向支撑和移动物镜的致动器，所述拾取器通过将激光束经由物镜定向于光盘来向光盘写入信号和/或从光盘中读取信号；
滑块，用于沿跟踪方向来传送所述拾取器；
加速度传感器，用于响应光盘设备姿势方面的变化，检测并输出作用于物镜的静加速度；以及
滑块控制器，用于基于来自于加速度传感器的检测信号和用于使物镜跟踪的跟踪伺服信号的低频分量来驱动滑块，以便使物镜与所述拾取器的光学视野中心对准。
2.如权利要求1所述的光盘设备，其中所述加速度传感器在物镜跟踪操作中，响应沿穿过光盘的径向向内方向和径向向外方向之一的方向作用的加速度来输出正信号，同时响应穿过光盘的径向向内方向和径向向外方向中另一的方向作用的加速度来输出负信号。
3.如权利要求1所述的光盘设备，其中所述滑块控制器还包括增益调整电路，用于向来自于加速度传感器的信号提供预定增益，以便将对应于从加速度传感器输出的检测信号的信号添加到跟踪伺服信号的低频分量。
4.如权利要求1所述的光盘设备，其中所述加速度传感器在所述拾取器的寻道操作中检测沿其移动方向产生的重力加速度，并且其中所述滑块控制器响应重力加速度来改变用于驱动滑块的驱动信号的电平。
5.如权利要求1所述的光盘设备，其中在物镜的跟踪跳变操作期间，跟踪跳变脉冲响应来自于加速度传感器的检测信号的电平而改变。
6.一种用于控制光盘设备的滑块控制方法，所述光盘设备用于向光盘记录信号和/或从中重放信号，所述光盘设备包括拾取器，所述拾取器包括至少沿跟踪方向支撑和移动物镜的致动器，所述拾取器通过使激光束经由物镜定向于光盘来将信号写入光盘和/或从中读取信号，所述光盘设备还包括用于沿跟踪方向传送所述拾取器的滑块，所述控制方法包括以下步骤：
响应光盘设备姿势方面的变化来检测作用于物镜的静加速度；以及
基于检测信号和用于使物镜跟踪的跟踪伺服信号的低频分量来驱动滑块，以便使物镜与所述拾取器的光学视野中心对准。
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