CN1280361A - 光盘驱动器中用于跟踪误差检测的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种通过在传统微分相位检测跟踪误差(DPD TE)法中引进锁相环,使得在跟踪误差检测时,能够提高跟踪误差检测的精确度的改进的方法和装置。跟踪误差检测装置产生的跟踪误差信号为沿位于沿通过轨道中心的对角线上的两个以上的光学检测器中生成的各光学检测信号的差信号,该装置包括:二值化器;锁相环;相位差检测器;以及低通滤波器。该装置能够生成一种不随记录在光盘上的凹坑和标记的长度改变的跟踪误差信号。

Description

光盘驱动器中用于跟踪误差检测的方法及装置

本发明涉及用于跟踪误差检测的方法及装置，更具体地说，涉及用于跟踪误差检测的改进的方法及装置，在该方法及装置中，将锁相环(PLL)引入传统的微分相位检测跟踪误差(differential phase detection tracking error)(DPD TE)法，以增加跟踪误差检测的精确度。

在传统的DPD TE方法中，在光盘的凹坑或标记的边缘上产生相位差。记录在光盘上的凹坑或标记的长度处于各种范围。例如，数字多用光盘-ROM对于(DVD-ROM)，长度分布范围为3T到14T，其中T是该种盘的一个通道时钟的延续时间。如果有很多长度较短的凹坑或标记，则可以多次执行相位差检测，从而增强得到的跟踪误差信号的可靠性。相反，如果有很多长度较长的凹坑或标记，则可以执行的相位差检测次数减少，从而降低跟踪误差信号的可靠性。此外，根据记录在盘上的信号的调制方法，有一个频谱分量与输出的AC+和BD+紧密相关，并且该频谱的低频分量，影响到关于用来追踪和确定跟踪中心的位置的跟踪误差信号的噪声。

根据传统的DPD TE法，假定相位差检测根据凹坑或标记一次性完成，因此当凹坑或标记的信号由于缺陷等受到不利影响时，检测到的信号的增益和特性恶化。此外，当光盘的轨道密度增加时，传统DPD TE法中的跟踪误差信号的幅度和增益减少。因此，传统DPD TE法有一个弱点，那就是难于在高轨道密度结构情况下，精确地控制跟踪。

为了解决以上问题，本发明的一个目的是：通过在传统的微分相位检测跟踪误差(DPD TE)方法中引入锁相环(PLL)，提供一种改进跟踪误差检测精确度的方法。

本发明的另一个目的是：提供一个使用上述方法的装置。

因此，为了达到本发明的一个目的，提供一种用于生成跟踪误差信号的跟踪误差检测方法，生成的这种信号即是由两个以上的沿穿过轨道中心的对角线上的光学检测器产生的各光学检测信号之间的差信号。本发明的方法包括以下步骤：二值化步骤，用于对光学检测器的输出进行二值化；锁相步骤，用于产生与由二值化步骤得到的每一个输出同步的时钟信号；相位差检测步骤，用于检测锁相步骤输出的各个同步时钟信号之间的相位差；以及，低通滤波步骤，用于对相位差检测步骤的输出进行滤波，以便把滤波结果作为跟踪误差信号输出。

为了达到另一个目的，本发明提供跟踪误差检测装置的第一实施例，根据由两个以上的沿穿过轨道中心的对角线的光学检测器产生的各光学检测信号之间的差信号，产生跟踪误差信号。本发明的装置的第一优选实施例包括：二值化器，用于对光学检测器的每一个输出进行二值化；多个PLL，用于产生与二值化器得到的每一个输出同步的时钟信号；相位差检测器，用于检测从各个PLL输出的多个同步时钟信号之间的相位差；以及低通滤波器，用于对相位差的检测器输出进行滤波，以便把结果作为跟踪误差信号输出。在这种情况下，最好再增加一个分频器，用于把通道的时钟信号的频率被除以n(n=2，3，4，……)，即使在输出信号的相位发生翻转时，也能将信号输出到各个PLL。

为了达到本发明的另一个目的，本发明还提供第二跟踪误差检测装置的实施例，其根据由配置在三单元式光学检测组件的轨道中心外侧的两个光学检测器产生的各光学检测信号的差信号，生成跟踪误差信号。本发明的装置的第二优选实施例包括：二值化器，用于对光学检测器的每个输出进行二值化；相位差检测器，用于检测二值化器的多个输出之间的相位差；低通滤波器，用于对相位差检测器的输出进行滤波，以便把结果作为跟踪误差信号输出。在这种情况下，为了生成与二值化器的每一个输出同步的时钟信号，以便把这些同步时钟信号输出到相位差检测器，跟踪误差检测装置最好还包括一些耦合到二值化器和相位检测器的PLL。

通过参考附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的以上目的和优点将变得更加清楚，在附图中：

图1是传统微分相位检测跟踪误差(DPD TE)法中的跟踪误差检测装置的方框图；

图2是一个波形曲线图，表示图1所示装置的工作情况；

图3是本发明的跟踪误差检测装置的第一优选实施例的方框图；

图4是一个波形曲线图，它表示图3所示装置的工作情况；

图5是本发明的跟踪误差检测装置的第二优选实施例的方框图；

图6是本发明的跟踪误差检测装置的第三优选实施例的方框图；

图7是本发明的跟踪误差检测装置的第四优选实施例的方框图；

图8是关于图3和5-7中所示的均衡器增益与频率的关系曲线图；

图9表示本发明的跟踪误差检测装置产生的跟踪误差信号与传统DPDTE法生成的跟踪误差信号比较结果的曲线图；

图10表示本发明的跟踪误差检测装置与传统DPD TE法生成的跟踪误差信号的增益特性曲线图。

参考图1，该图表示传统微分相位检测跟踪误差(DPD TE)法中的跟踪误差检测装置的结构。图1所示的装置包括一个四单元式光学检测组件102，一个矩阵电路104，高通滤波器(HPF)106a和106b，比较器108a和108b，一个相位比较器110以及低通滤波器(LPF)112。该装置检测四单元式光学检测组件102输出的各个信号之间的相位差，以便确定激光束点的位置。如果激光束点偏离轨道的中心，则将导致产生A+C和B+D信号之间的时间延迟或相位差。因此，通过检测这些信号之间的时间延迟产生跟踪误差信号。

特别是，矩阵电路104，用于将光学检测信号A和B与C和D相加，各信号位于沿四单元式光学检测组件102的各输出(A、B、C和D)之间的对角线上，分别将输出AC1和BD1转化成A+C和B+D。用于增强矩阵电路104提供的AC1和BD1的高频分量的HPF 106a和106b，对AC1和BD1微分(differentiate)，以便将结果即AC2和BD2输出向比较器108a和108b。比较器108a和108b用于分别HPF 106a和106b提供的AC2和BD2进行二值化，把AC2和BD2与预定的电平(图1中为地电平)比较，并向比较器110输出结果，即AC3和BD3。

相位比较器110，用于检测比较器108a和108b提供的AC3和BD3之间的相位差，比较AC3和BD3的相位，并将比较结果即AC+和BD+输出到LPF 112。在这种情况下，AC+是在AC3的相位比BD3的相位超前时产生的相位误差信号，而BD+是在BD3的相位比AC3的相位超前时产生的相位误差信号。用于对相位比较器110输出的AC+和BD+滤波的LPF 112，把该结果作为跟踪误差信号输出。

图2表示图1所示的装置工作情况的波形曲线图。图2中表示AC3的相位比BD3的相位超前时的情形，从上向下，依次表示AC3、BD3、AC+和BD+信号的波形曲线。正如图2所示的那样，可以发现，如果激光束点偏离到一个预定的量，则在AC3和BD3之间存在一个相位差，该相位差又反映到AC+和BD+。如果AC3的相位比BD3的相位超前，则跟踪误差信号比预定的中心值大，反之，比预定的中心值小。跟踪误差信号偏离中心值的程度，相应于激光束点离开轨道中心的距离。

图1中所示装置的相位比较器110检测AC3和BD3的上升沿或下降沿的相位差。AC3和BD3的上升沿或下降沿相应于记录在光盘上的凹坑或标记的边缘。换句话说，图1中所示装置在记录于光盘上的凹坑或标记的每个边缘处，一次性检测相位差。因此，当凹坑或标记的数量增加时，跟踪误差信号的可靠性提高，而当凹坑或标记的数量减少时，该信号的可靠性降低。如果凹坑或标记由于光盘的瑕疵或别的因素受到影响，则跟踪误差信号的增益和特性将变坏。根据纪录的调制法的频谱分量，与AC+和BD+紧密相关，特别是，该频谱的低频分量影响到关于跟踪误差信号的噪声。此外，在根据DPD TE法的跟踪误差信号情形，其幅度和增益在轨道密度增加时减少，这使得在高密度结构中对跟踪进行精确控制变得困难。

为了克服这样的缺陷，本发明的跟踪误差检测法包含产生与二值化的信号AC+和BD+的每一个信号同步的时钟信号，以便检测这些时钟信号之间的相位差。在这种情况下，同步时钟信号中的全部脉冲都具有AC+和BD+的相位差分量，因此跟踪误差信号的产生，与记录在盘上的凹坑或标记长度无关。

特别是，首先，在沿穿过轨道中心的对角线配置的光学检测器的各个输出均被二值化。其次，由PLL电路产生与二值化步骤得到的每一个输出同步的时钟信号。当激光束点偏离轨道中心时，从二值化步骤得到的输出AC+和BD+具有与激光束点相对于轨道中心的偏离程度相对应的相位差，并且，相位锁定于这些输出的各时钟具有相同的相位差。再次，锁相步骤中检测输出的各同步时钟信号之间的相位差。各个同步时钟信号的所有时钟均有AC+和BD+相位差分量，因此，根据逐个时钟的相位差分量均被检测。最后，对相位差检测步骤的输出，通过LPF进行滤波，得到跟踪误差信号。

图3是本发明的跟踪误差检测装置的第一优选实施例的方框图。图3所示的装置包括；四单元式光学检测组件302，矩阵电路304，均衡器(EQ)306a和306b，二值化器308a和308b，PLL 310a和310b，相位比较器312，LPF 314a和314b，差分放大器316，以及分频器318。

矩阵电路304，用于在四单元式光学检测组件302的各输出A、B、C和D之间将光学检测信号A和C以及B和D相加，分别将输出A+C和B+D转换成为AC1和BD1。即，该矩阵电路304生成由位于沿穿过轨道中心的对角线的各光学检测器产生的信号的总信号。EQ 306a和306b，用于增强从矩阵电路304提供的AC1和BD1的高频分量并且去除其中的噪声，对AC1和BD1进行微分，并去除其中噪声，向二值化器308a和308b输出结果AC2和BD2。换言之，因为四单元式光学检测组件302的各输出A、B、C和D具有较弱的高频分量，所以矩阵电路304提供的AC1和BD1的高频分量通过EQ 306a和306b得以增强。此外，由于四单元式光学检测组件302的各输出A、B、C和D除了从光盘中反射来的信号以外还含有噪声分量，因此EQ 306a和306b去除了矩阵电路304提供的AC1和BD1中的噪声分量。

二值化器308a和308b，用于转换EQ 306a和306b提供的AC2和BD2，成为二进制数字信号，对AC2和BD2进行二值化，并向PLL 310a和310b输出结果AC3和BD3。通过二值化器308a和308b，可以实施对EQ 306a和306b提供的AC2和BD2的二值化电平进行补偿。PLL 310a和310b，用于产生与二值化器308a和308b提供的AC3和BD3的时钟信号(CLK)同步的接受信号CLK、AC3和BD3，并且向相位比较器312输出与AC3和BD3同步的CLK_AC和CLK_BD。相位比较器312，用于检测PLL 310a和310b提供的CLK_AC和CLK_BD之间的相位差，比较CLK_AC和CLK_BD的相位，然后分别向LPF 314a和314b输出结果AC+和BD+。在这种情况下，AC+和BD+分别是在CLK_AC的相位比CLK_BD的相位超前时和CLK_BD的相位比CLK_AC的相位超前时产生的相位差信号。

LPF 314a和314b对相位比较器312提供的AC+和BD+进行滤波，以便向差分放大器316输出结果。差分放大器316放大经LPF 314a和314b滤波的AC+和BD+的差分信号，以便把结果作为跟踪误差信号(TE)输出。

图4表示图3所示装置工作情况的波形曲线。图4表示AC3的相位超前于BD3的相位的情形，从上向下依次表示AC3、BD3、CLK_AC、CLK_AD、CLK_AC+和BD+信号波形。正如图4所示的那样，可以发现，如果激光束点距轨道中心偏离到一个预定的量，则在AC3和BD3之间存在的相位差被转换成按CLK的频率加倍的CLK_AC和CLK_BD。图4表示了分别与AC3和BD3同步的CLK_AC和CLK_BD的产生，还表示了AC3和BD3之间形成的相位差Δt转换为PLL 310a和310b的输出CLK_AC和CLK_BD。因此，能够得到作为CLK_AC和CLK_BD的相位比较结果的相位差值Δt。

传统装置在时间段t1中一次性检测相位差Δt，而本发明的装置在CLK的每一个周期中，均能一次性检测相位差Δt。当通道时钟用作CLK时，相位差Δt在每一个通道时钟周期T中，均一次性检测，而不用考虑记录在光盘中的凹坑和标记的长度。分频器318在输出信号发生翻转的时间段中，对CLK进行分频，以便向PLL 310a和310b输出该结果。在图3所示的装置中，跟踪伺服控制在输出信号发生翻转的时间段变得不稳定。原因是输出信号的翻转导致偏离PLL 310a和310b的相位差检测的范围。因此，为了补偿这种偏离，CLK的频率在输出信号发生翻转期间被分频，然后向PLL 310a和310b提供该结果。

图5是本发明的跟踪误差检测装置的第二优选实施例的方框图。图5所示的装置包括；四单元式光学检测组件502，EQ 506a-506d，二值化器508a-508d，PLL 510a-510d，相位比较器512a和512b，LPF 514a-514d，差分放大器516a和516b，以及加法器518。因为四单元式光学检测组件502的各输出A、B、C和D具有较弱的高频分量，所以从四单元式光学检测组件502提供的各输出A、B、C和D的高频分量通过EQ 506a-506d得以增强，此外，由于四单元式光学检测组件502的各输出A、B、C和D除了从光盘中反射来的信号以外含有噪声分量，因此EQ 506a-506d去除四单元式光学检测组件502提供的各输出A、B、C和D的噪声分量。

用于转换EQ 506a-506d提供的信号为二进制数字信号的二值化器508a-508d，对这些信号进行二值化，并向PLL 510a-510d输出该结果。用于产生同步于二值化器508a-508d提供的信号的CLK的PLL 510a-510d，接受信号CLK作为输入，并且接受从二值化器508a-508d提供的信号，以便向相位比较器512a和512b输出与由二值化器508a-508d提供的每一个信号同步的CLK。相位比较器512a和512b用于检测PLL 510a-510d提供的CLK_A和CLK_B之间的相位差，以及CLK_C和CLK_D之间相位差。相位比较器512a比较CLK_A和CLK_B的相位，并分别向LPF 514a和514b输出结果A+和B+，而相位比较器512 b比较CLK_C和CLK_D的相位，并分别向LPF 514c和514d输出结果C+和D+。在这种情况下，A+和B+分别是在CLK_A的相位比CLK_B的相位超前时和CLK_B的相位比CLK_A的相位超前时产生的相位误差信号。此外，C+和D+分别是在CLK_C的相位比CLK_D的相位超前时和CLK_D的相位比CLK_C的相位超前时产生的相位误差信号。

LPF 514a-514d对相位比较器512a和512b提供的A+、B+、C+和D+进行滤波，然后向差分放大器516a和516b输出结果。差分放大器516a和516b放大经LPF 514a-514d滤波后的A+和B+及C+和D+的差分信号，并向加法器518输出该结果。用于相加差分放大器516a和516b提供的信号的加法器，把那些信号相加起来，输出其结果作为TE。

图6是表示本发明的跟踪误差检测装置的第三优选实施例的方框图。其中的TE是通过利用三单元式光学检测组件的输出产生的。图6所示的装置包括：三单元式光学检测组件602，EQ 606a和606b，二值化器608a和608b，PLL 610a和610b，相位比较器612，LPF 614a和614b，以及差分放大器616。

EQ 606a和606b用于增强位于三单元式光学检测组件602外侧的各光学检测器提供的信号E和G的高频分量，并去除其中的噪声，对E和G进行微分，并去除其中的噪声，然后向二值化器608a和608b输出该结果。二值化器608a-608b用于转换EQ 606a-606b提供的信号为二进制数字信号，对这些信号进行二值化，以便向PLL 610a-610b输出结果E3和G3。CLK的PLL610a-610b用于产生同步于二值化器608a-608b提供的信号，接受信号CLK、E3和G3作为输入，然后向相位比较器612输出与E3和G3同步的信号CLK_E和CLK_G。相位比较器612用于检测PLL 610a-610b提供的CLK_E和CLK_G之间相位差，比较CLK_E和CLK_G的相位，然后分别向LPF 614a和614b输出结果E+和G+。在这种情况下，E+和G+分别是在CLK_E的相位比CLK_G的相位超前时和CLK_G的相位比CLK_E的相位超前时产生的相位误差信号。

LPF 614a-614b对相位比较器612提供的E+和G+进行滤波，然后向差分放大器616输出该结果。差分放大器616放大经LPF 614a-614b滤波后的E+和G+的差分信号，并把其结果作为TE输出。

图7是表示本发明的跟踪误差检测装置的第四优选实施例的方框图。其中的TE是通过利用三单元式光学检测组件的输出产生的。图7所示的装置包括：三单元式光学检测组件702，EQ 706a和706b，二值化器708a和708b，相位比较器712，LPF 714a和714b，以及差分放大器716。

EQ 706a和706b用于增强位于三单元式光学检测组件702外侧的各光学检测器提供的信号E和G的高频分量，并去除其中的噪声，对E和G进行微分并去除其中的噪声，以便向二值化器708a和708b输出该结果。二值化器708a-708b用于转换EQ 706a和706b提供的信号成为二进制数字信号，对这些信号进行二值化，以便向相位比较器712输出结果E3和G3。相位比较器712用于检测EQ 706a和706b提供的E3和G3之间的相位差，比较E3和G3的相位，以便分别向LPF 714a和714b输出比较结果E+和G+。在这种情况下，E+和G+分别是在E3的相位比G3的相位超前时和G3的相位比E3的相位超前时产生的相位误差信号。

LPF 714a-714b对相位比较器712提供的E+和G+进行滤波，然后向差分放大器716输出该结果。差分放大器716放大经LPF 714a-714b滤波后的E+和G+的差分信号，并把其结果作为TE输出。

图8是表示关于图3和5-7中所示EQ工作情况的增益与频率的关系曲线图。其中的垂直轴和水平轴分别表示增益和频率。具有图8所示的特性的这些EQ，执行控制它们的特性的功能，使得输入信号可以位于在第一频率f1和第二频率f2之间，以放大接近第二频率f2的高频分量。

图9表示本发明的跟踪误差检测装置产生的跟踪误差信号与传统DPDTE法生成的跟踪误差信号比较结果的曲线图。在图9中，标号91和92分别表示传统DPD TE法和本发明的跟踪误差检测装置生成的跟踪误差信号，可以看出，后者的增益比前者的增益大。此外，时间段93指示了输出信号发生翻转的区段，因此当使用如本发明的PLL产生的CLK检测相位差时，相位差将超出检测的限制。如果是这种情形，则PLL CLK的频率可以被除以n(n=2、3、4、……)，然后把结果输出向相位检测器，这样的相位检测器增加了检测范围，使得象93这样的时间段不存在。

图10表示本发明的跟踪误差检测装置和传统DPD TE法生成的跟踪误差信号的增益特性曲线图。在图10中，标号94和95分别表示传统DPD TE法和本发明的跟踪误差检测装置生成的跟踪误差信号。如果两者在相同条件下测量，可以看出，本发明的跟踪误差检测装置生成的跟踪误差信号的增益，比另一个的增益大大约10倍。时间段96是在正常跟踪状态下，光学拾取头跳到相邻轨道的区段。而时间段96不能清楚地表示传统DPD TE法生成的跟踪误差信号，本发明生成的跟踪误差信号作为大值输出。

象前面描述的那样，本发明的跟踪误差检测装置能够生成跟踪误差信号，这种信号不随记录在光盘上的凹坑和标记的长度改变，因此跟踪误差信号的可靠性可以增强。

尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员会理解，在不脱离有所附权利要求限定的本发明的构思和范围的情况下，可以对其形式和细节进行各种修改。

Claims (9)

1．一种用于产生跟踪误差信号的跟踪误差检测方法，其中的跟踪误差信号即是沿位于通过轨道中心的对角线上的两个以上的各光学检测器中生成的光学检测信号之间的差信号，该方法包括以下的步骤：

二值化步骤，用于将光学检测器的输出进行二值化；

锁相步骤，用于产生与由二值化步骤得到的每一个输出同步的的时钟信号；

相位差检测步骤，用于检测锁相步骤输出的多个同步时钟信号之间的相位差；以及

低通滤波步骤，用于对相位差检测步骤的输出滤波，然后将其结果作为跟踪误差信号输出。

2．一种用于产生跟踪误差信号的跟踪误差检测装置，其中的跟踪误差信号即是沿位于通过轨道中心的对角线上的两个以上的光学检测器中生成的各光学检测信号之间的差信号，该装置包括：

二值化器，用于对光学检测器的每一个输出进行二值化；

多个锁相环，用于产生与二值化器的每一个输出同步的时钟信号；

相位差检测器，用于检测各个锁相环输出的多个同步时钟信号之间的相位差；以及

低通滤波器，用于对相位差检测器的输出进行滤波，然后将其结果作为跟踪误差信号输出。

3．根据权利要求2所述的跟踪误差检测装置，该装置还包括均衡器，用于增强光学检测器输出的高频分量，然后将结果输出到二值化器。

4．根据权利要求3所述的跟踪误差检测装置，其中的均衡器根据纪录的调制方法去除光学检测器的输出频谱中的高频分量。

5．根据权利要求2所述的跟踪误差检测装置，其中提供向锁相环的时钟信号是通道时钟信号。

6．根据权利要求5所述的跟踪误差检测装置，还包括一个分频器，用于当输出信号的相位翻转时，把通道时钟信号的频率除以n(n=2，3，4，……)，将结果输出到锁相环。

7．根据权利要求2所述的跟踪误差检测装置，其中相位差检测器产生一指示从锁相环输出的第一个同步时钟信号超前于从锁相环输出的第二个同步时钟信号的第一相位差信号，以及一指示第二个同步时钟信号超前于第一个同步时钟信号的第二相位差信号，以及

其中的低通滤波器包括用于分别对第一和第二相位差信号进行滤波的第一和第二低通滤波器，以及

根据权利要求2所述的跟踪误差检测装置，还包括一差分放大器，用于产生相应于第一和第二低通滤波器的输出的差信号的跟踪误差信号。

8．一种用于产生跟踪误差信号的跟踪误差检测装置，该跟踪误差信号即是配置于三单元式光学检测组件外侧的两个光学检测器生成的光学检测信号的差信号，该装置包括：

二值化器，用于两个光学检测器的每一个输出进行二值化；

相位差检测器，用于检测二值化器的输出之间的相位差；

低通滤波器，用于对相位差检测器的输出进行滤波，并将结果输出作为跟踪误差信号。

9．根据权利要求9所述的跟踪误差检测装置，还包括耦合到二值化器和相位差检测器的锁相环，用于产生与二值化器的每一个输出同步的时钟信号，并向相位差检测器输出该同步信号，

其中的相位差检测器检测由锁相环输出的同步信号之间的相位差。

Images