CN1787089A - 减少光驱寻轨误差偏移的方法 - Google Patents

Abstract

一种寻轨误差校正的方法，其应用于使用单一光束的光学读写头的光驱。单一光束的光学读写头所使用的寻轨伺服装置取得一寻轨伺服请求信号(tracking servo demand signal)中与一寻轨误差偏移(tracking erroroffset)成比例的一数值，提供一调整参数，用以调整该寻轨伺服请求信号，该调整参数与提供于该寻轨误差信号的调整参数相匹配(match)，以及将该寻轨误差信号减去该调整后的信号。利用此方式来处理寻轨误差偏移的问题。

Description

减少光驱寻轨误差偏移的方法

技术领域

本发明提供一种光驱的误差校正系统，尤指一种校正寻轨误差偏移的校正系统。

背景技术

光驱已普及于市场上，并且为个人计算机所必备的配备之一。一般来说，光驱的功用为读取光盘中的数据，熟知的光驱如CD-ROM、DVD-ROM，而一些光驱可将数据烧录于光盘中，如CD-RW、DVD-RW。光驱可播放音乐与影像，或设置于录像装置以及其它电子装置中。

光盘片储存数据的方式为将数据以数字信号的形式以凹洞(pit)的方法铸压于反射表面上，光盘片上有许多连续的轨道，每轨道是由许多凹洞(pit)与平坦面(land)所构成，用以储存数据，而连续数据轨道是依据阿基米得螺旋(Archimedean spiral)的方式形成于光盘片上。由于每笔数据的起始处较接近光盘片的中央处，因此光学读取头读取数据时是由内圈向外圈移动。凹洞的形成方式可为在光盘片的反射表面上实质地铸压刻痕，如只读存储器(ROM)的磁盘；或者利用不同的特殊染剂涂抹于可纪录的光盘片，以相变化(phase-changing)形式将数据储存于光盘片中。相较于早期技术，如留声机录放系统，由于现今使用光盘片来记录像音数据，在读取数据时是利用光学原理的方式读取数据，于录放装置与数据表面之间并无任何实体接触。

光驱的光学读取头发出激光，聚焦于光盘片的反射表面，用以感测连续资料轨道上的凹洞与平坦面。请参阅图1，图1显示DVD凹洞11、平坦面12以及光盘片10反射表面上的轨道结构与读取激光孔13。读取激光孔13必须设置于连续数据轨道的中央，才可读取数据。在可纪录的光驱中，伺服装置，如聚焦伺服装置与寻轨伺服装置，其作用在于控制光学头准确读出记录在光盘片轨道上的数据。聚焦伺服装置的作用在于调整与维持读取激光孔13的对焦，在DVD的读取头中激光孔13的直径距约为0.9至1.0μm，通过由移动读取头的物镜来调整光盘片10的反射表面与读取激光孔13的对焦。而寻轨伺服装置的作用在于寻找数据轨道以及使读取激光孔13位于数据轨道的中央。由于各轨道之间的距离约为740nm(DVD规格)，若读取激光孔13不位于数据轨道的中央，读取激光可能由邻近的轨道上读取到凹洞数据。而读取到的数据信号将变成无用的，因为数据信号处理电路无法正确地确认出凹洞与平坦面。

请参阅图2，图2为典型光驱的读取头的示意图。从激光201所发出的光经由透镜202形成一束平行光，此光束的一部分经由偏振光分割器(polarizing beam splitter，PBS)203的偏振平面反射至光检测器204，而此光束的剩余部分则经由镜面207的反射，然后经由物镜208对焦于光盘片10上。此外，光盘片10的反射光的路径为上述光束的反方向，直到光束到达偏振光分割器203，经由偏振光分割器203的偏振平面反射至透镜205与光检测器206。光检测器204用以检测激光能量，而光检测器206主要用于读取光盘片的数据。

另外，通过由检测反射光的偏压，以使读取激光孔13位于数据轨道的中央。由于此反射光束会导向分割光检测器206，当读取激光孔13位于数据轨道的中央时，此反射光束以放射状的方式行进，因此光检测器206的两半面所接收的光相同。请参阅图3，图3为反射光束的分析图。光盘片10上邻近的数据轨道可作为绕射栅，除了一般遵守「0阶」的反射光束，亦即入射光束垂直镜面的反射光束，+1阶与+2阶的反射光束以及对应于法线的-1阶与-2阶的反射光束是根据激光201的波长以及光盘片数据的轨道距离而产生。平坦面12的作用如镜面，可反射大部分的光至读取头20，而凹洞11的深度大约为读取激光201波长的四分之一(λ/4，λ为读取激光201的波长)，其反射的光较少。由于读取的激光束经凹洞11的底部反射所走的路径约为λ/2，且经过180度的相偏移，经由凹洞11的底部反射的光束是为破坏性干涉，破坏性干涉发生于反射光的路径上有两不同相位的光束。请再参阅图3，假若读取激光孔13偏移数据轨道的中央线，举例来说，若P点相对于Q点向左偏移，则落于光检测器206右侧(206R)的+1阶反射光的强度会增强，如同落于读取激光孔13中Q点左侧的平坦面12增多；同样地，落于光检测器206左侧(206L)的-1阶反射光的强度会减弱，如同落于读取激光孔13中Q点右侧的平坦面12减少。读取激光孔13若偏移数据轨道的中央会造成光检测器206的输出有所偏差，而偏差的部分是依据读取激光孔13偏移量而定。

请参阅图4，图4为现有寻轨伺服装置40的示意图。光检测器206的偏压组件的输出经由放大器41差动放大，放大器41的输出即为寻轨误差(tracking error，TE)信号45，而后此信号再输入寻轨补偿器(trackingcompensator)42，以产生一适当的寻轨请求信号46，寻轨请求信号46通过由线圈43以驱动物镜44。寻轨伺服装置40的工作模式由数字信号处理器(digital signal processor，DSP)47所控制，或由其它相似的装置所控制。假如选择循轨模式(tracking mode)，寻轨补偿器42将利用寻轨误差信号45来产生寻轨请求信号46，用以驱动物镜44。当驱动物镜44后，通过由线圈43以使物镜44位置处于数据轨道上(如物镜移动可沿着数据轨道)。寻轨误差信号45在以上的伺服装置回路中不断地循环，以达到稳定寻轨误差信号45，因此物镜会自数据轨道的中央移动最小的位移量，此方法称为推挽寻轨(push-pull tracking)。假如未选择循轨模式，寻轨补偿器42将利用将寻轨误差信号45经由低通滤波所得的寻轨误差偏移52(如图5所示)来产生寻轨请求信号46。利用此寻轨请求信号46以使物镜44在某些模式下重新定位(reposition)或固定物镜44，特别是「寻轨」模式，在「寻轨」模式(seeking mode)下，物镜44必须跳过一部分的数据轨道。

在光学读取头里的激光路径中，唯一可以移动的对象为物镜44以及其壳体，一般来说，物镜44以及其壳体受控于线圈43，用以反抗读取头20的壳体上的磁铁。物镜44的壳体可轴向移动以对焦，径向移动以寻轨，但受限于切线方向的移动。

以上所述的光学路径有两个重要的含意，第一，除了物镜以外，光学路径是为静止的；第二，物镜44的壳体悬浮于摆臂(swing-arm)。换句话说，当物镜44移动，光学路径中不仅角度与距离改变，并且与光盘片10相关的物镜44的方位调准也将改变。如此将影响落于光检测器206的反射光路径，因此会造成一偏移量，也就是所谓的寻轨误差偏移(trackingerror offset)，而光检测器206的输出也将随着物镜44的位置改变而有所不同。请参阅图5，图5为寻轨误差信号波形51(45)的示意图，每一个完整的周期代表光学读取头经过光盘片10上的一条轨道。如图5所示，寻轨误差信号的正弦波(sine wave)51(图4中的寻轨误差信号45)有一直流偏移量(DC offset)52，此即为寻轨误差偏移(tracking error offset)。因此，不论寻轨伺服装置40的运作是选择循轨模式或未选择循轨模式，由于寻轨伺服装置40中的直流偏移量，因此无法对物镜44做最理想的定位。

图6为寻轨误差偏移52的示意图，寻轨误差偏移52是为低通滤波器(low-pass filter，LPF)的输出。根据放大器的增益、寻轨伺服装置40中读取激光201与光检测器206的特性以及线圈43的灵敏度，寻轨请求信号(tracking demand signal，TRO)46可能大于或小于寻轨误差信号45。因此，寻轨请求信号46中的直流偏移也相同地变大或变小。如图6所示，其为二可能的寻轨请求信号46(TRO1(LPF)61或TRO2(LPF)62，其为寻轨误差信号45经由不同的低通滤波组所产生)与寻轨误差偏移52的关系示意图。

若利用光学方式校正寻轨误差偏移61，在光学组件与制造时间方面会造成成本的提高，因此，一般来说，寻轨误差信号51利用电子修正的方式。虽然现有技术中已有解决光机(opto-mechanical)方式的专利案，如美国专利案第5,612,936号，或通过由改变光检测器206的结构，如美国专利案第6,580,670号。在现有技术中，广泛使用的系统也有规避寻轨问题的研究。举例来说，三光束或多光束的系统通过由绕射栅(diffractiongrating)将读取激光201分割为一主光束(main beam)以及至少两次光束(sub-beam)。次光束反射至对应的读取头的光检测器，利用次光束光检测器的输出经由与主光束光检测器的总输出做差动修正，以解决寻轨问题。然而，利用光学的方式来解决现有问题，不但增加成本并且降低光学效益，此外，在任何写入的运作的前，系统的次光束必须先遮蔽，因为次光束可能在数据轨道的一侧上复制相同的写入数据，因而造成写入重复的数据。

如上所述，需要更好的方法来校正寻轨误差偏移61，以使读取光盘片10或写入光盘片10的效率更好。

发明内容

本发明的目的是提供一种光驱的寻轨误差偏移的方法，以解决上述的问题。

本发明是揭露一种减少光驱的寻轨误差偏移的方法，其包含取得寻轨伺服请求信号(tracking servo demand signal)中与寻轨误差信号(trackingerror signal)中的寻轨误差偏移(tracking error offset)成比例一数值，提供一调整参数，用以调整该寻轨误差信号，该调整参数与一放大寻轨误差信号的调整参数相匹配(match)，以及将该寻轨误差信号减去该调整后的信号。

寻轨补偿器电路的输出通过低通滤波器，而低通滤波器的输出与寻轨补偿器的输入信号中未校正的直流偏移量成比例。为了调整比例值与寻轨补偿器的输入信号中的直流部分相同，经由放大器将此比例值乘以一预设的参数，然后从原始的信号中减去放大器的输出结果。换句话说，寻轨补偿器的寻轨误差输入信号，经由放大器的作用，不断地以负回馈的方式来削减错误。

附图说明

图1显示传统光盘片凹洞、平坦面以及反射表面上的轨道结构与读取激光孔的示意图；

图2为典型光驱的读取头的示意图；

图3为现有推挽寻轨理论的示意图；

图4为现有寻轨伺服装置的示意图；

图5为寻轨误差信号波形的示意图；

图6为寻轨误差偏移的示意图；

图7为本发明寻轨电路的示意图；

图8为本发明寻轨偏移校正信号的示意图；

图9为修正后的寻轨误差信号的示意图；

图10本发明使用可程序化装置的实施例的示意图。

具体实施方式

以DVD-ROM为例，说明本发明的实施例。然而，本发明亦可实施于各类光驱，如、CD-ROM、CD-RW、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW、COMBO等光驱，或汽车音响、外部光驱，以及其它各类的光学媒体播放装置与录像装置。一般光驱中的寻轨伺服装置的控制是使用推挽寻轨(push-pull tracking)方式，因此本发明最适合应用于单一光束的光学读写头，但本发明并不限制应用于此。

请参阅图7，图7为本发明实施例70使用离散装置(discrete device)的示意图，请同时参阅图10本发明使用可程序化装置(programmable device)的另一实施例。

请参阅图7，电路70包含一光分割检测器206，其具有左侧区域206L与右侧区域206R，一差动放大器(differential amplifier)41，一寻轨偏移校正装置(tracking offset corrector)71，一寻轨补偿器(trackingcompensator)42，一物镜44以及一线圈(force coil)43。寻轨补偿器42另连接于一数字信号处理器47(digital signal processor，DSP)47或类似的装置。寻轨偏移校正装置71包含一补偿单元(offset extractor)72(如低通滤波器)，一调整放大器(scaling amplifier)73以及一总和放大器(summingamplifier)74。电路70的运作与图4中的电路40相似，于此不再赘述。而本发明的电路70运作呈述于下。

如同现有技术，光检测器206的输出信号经过差动放大器41的处理，以产生寻轨误差信号45。寻轨误差信号45在输入寻轨补偿器42之前，必须先与寻轨偏移校正信号(tracking offset correction signal)76经过总和放大器74的处理(于后将有更详细的说明)，而总和放大器74的输出信号75再输入寻轨补偿器42中。虽然在此信号75已做修正，信号75可视为寻轨误差信号加上寻轨误差偏移的信号51(如同信号45)。假如选择循轨模式，寻轨补偿器42将利用寻轨误差信号75来产生寻轨请求信号46，并经由线圈43以驱动物镜44至空位置(null position)。因此，当选择循轨模式时，物镜44将位于光盘片10上凹洞(pit)资料的中央处，换句话说，物镜44将沿着数据轨道移动。假若未选择循轨模式，寻轨补偿器42将利用经过低通滤波的寻轨误差偏移52来产生寻轨请求信号46，其中寻轨误差偏移52是经由寻轨误差信号75而得的。利用此寻轨请求信号46以使物镜44在某些模式下重新定位(reposition)或固定物镜44，特别是「寻轨」模式，在「寻轨」模式下，物镜44必须跳过一部分的数据轨道。

与寻轨误差偏移成一比例的信号是表现于寻轨请求信号46中，此信号可通过由寻轨请求信号46通过寻轨偏移校正装置71的补偿单元72而被分离出来。请再参阅图6，补偿单元72的输出信号可为图6中的TRO1(LPF)61、TRO2(LPF)62或其它线性的直线，而这些直线的斜率随着系统的调整参数(scaling factor)而不同。于下将利用TRO1(LPF)61来说明本发明，TRO(LPF)与TE(LPF)的直流数值是成倍数关系，如图7中的调整放大器73将信号乘以k倍。k的数值可于制造光驱时就已定义，或于每一次播放光盘时再重新定义亦可。通过由储存TRO(LPF)61与TE(LPF)52相对于物镜44的位置，计算出TRO(LPF)61与TE(LPF)52的平均值，k的数值为TRO(LPF)61除以TE(LPF)的结果。

TRO(LPF)61从补偿单元72输入调整放大器73被乘以k倍，因此信号变成k*TRO(LPF)，并且被转换成寻轨偏移校正信号(tracking offsetcorrection signal)76，此寻轨偏移校正信号76仍具有原始寻轨误差信号中的直流部分，请参阅图8，图8为寻轨偏移校正信号76的示意图。

接着，利用总和放大器74将寻轨误差信号45减去寻轨偏移校正信号76，以产生寻轨误差信号75(TE-k*TRO(LPF))，因此通过寻轨补偿器42的信号已除去寻轨误差偏移。请参阅图9，图9为修正后的寻轨误差信号75的示意图。本发明的特色在于可修正任何寻轨补偿器42所造成的偏移量。

请参阅图10，图10为本发明利用可程序化装置100的示意图，而图10的所有运作与先前所述本发明的运作相同，于此不再赘述。

相较于先前技术，本发明可修正任何寻轨补偿器42所造成的偏移量，寻轨补偿器电路的输出通过低通滤波器，而低通滤波器的输出与寻轨补偿器的输入信号中未校正的直流偏移量成比例。为了调整比例值与寻轨补偿器的输入信号中的直流部分相同，经由放大器将此比例值乘以一预设的参数，然后从原始的信号中减去放大器的输出结果。换句话说，寻轨补偿器的寻轨误差输入信号，经由放大器的作用，不断地以负回馈的方式来削减错误。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种减少光驱寻轨误差偏移的方法，其特征在于，方法包含以下步骤：

(a)取得与一寻轨误差信号的一寻轨误差偏移成比例的一数值；

(b)提供一调整参数，以调整该寻轨误差信号，该调整参数与一放大寻轨误差信号的调整参数相匹配；以及

(c)将该寻轨误差信号减去步骤(b)的结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)的结果自一物镜驱动信号取得。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)的调整参数是等于一寻轨补偿器的输出除以该寻轨补偿器的输入的结果。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该寻轨补偿器的输入值与输出值是为一物镜的预设移动范围的平均值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当重新播放一光盘或烧录一光盘时，重新计算步骤(b)中所使用的调整参数。

6.一种光驱寻轨伺服电路，其特征在于，包含：

一光检测器，是连接于一运算放大器；

一寻轨补偿器，是连接于一物镜的致动器；以及

一寻轨误差校正单元，是连接于该运算放大器的一输出端、该寻轨补偿器的一输入端以及该寻轨补偿器的的一输出端之间，该寻轨误差校正单元包含一补偿单元，用以取得与一寻轨误差信号的一寻轨误差偏移成比例的一数值，该补偿单元是连接于一调整放大器，用以调整该补偿单元的输出信号，以使提供于该补偿单元的输出信号的调整参数与一放大寻轨误差信号的调整参数相匹配，该调整放大器是连接于一总和放大器，用以将该运算放大器的输出减去该调整放大器的输出。

7.如权利要求6所述的光驱寻轨伺服电路，其特征在于，所述该补偿单元是为一低通滤波器。

8.如权利要求6所述的光驱寻轨伺服电路，其特征在于，所述该调整放大器的调整参数是等于该寻轨补偿器的输出除以该寻轨补偿器的输入的结果。

9.一种减少光驱的寻轨误差偏移的方法，其特征在于，方法包含以下步骤：

(a)自一物镜驱动信号中取得与一寻轨误差信号的一寻轨误差偏移成比例的一数值；

(b)调整该物镜驱动信号，以使提供于该物镜驱动信号的调整参数与一放大寻轨误差信号的调整参数相匹配，提供于该物镜驱动信号的调整参数是等于一寻轨补偿器的输出除以该寻轨补偿器的输入的结果；以及

(c)将该寻轨误差信号减去步骤(b)的结果。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当重新播放一光盘或烧录一光盘时，重新计算步骤(b)中所使用的调整参数。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述该寻轨补偿器的输入值与输出值是为一物镜的预设移动范围的平均值。

12.如权利要求14所述的方法，其特征在于，当重新播放一光盘或烧录一光盘时，重新计算步骤(b)中所使用的调整参数。

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