专利名称：盘驱动设备的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种用于将信息写入到光学存储盘上/从光学存储盘上读取信息的盘驱动设备；下文中，也将这种盘驱动设备称为“光盘驱动器”。
更具体的说，本发明涉及一种用于操纵CD或DVD盘的光盘驱动器，本发明将特别针对此类应用进行说明。然而，应当注意，这并不应被理解为对本发明的应用进行限制，因为本发明也可用于其它类型的盘。
众所周知，光学存储盘包括以连续螺旋或多个同心圆的形式存在的至少一条轨道的存储空间，在该存储空间内可以以数据图案的形式存储信息。所述光盘可以是只读类型光盘，其中所述光盘上的信息在制造过程中被记录下来，用户仅能对所述信息进行读取。所述光学存储盘也可以是可写类型光盘，其中信息可由用户存储。为了将信息写入到光学存储盘的存储空间内或从盘上读取信息，一方面，光盘驱动器包括用于接收和旋转光盘的旋转装置，另一方面，所述光盘驱动器还包括用于产生光束(典型的采用激光束)和以所述激光束扫描存储轨道的光学系统。由于总体来说光盘技术(将信息存储在光盘上的方式和从光盘读取光学数据的方式)是公知的，因此在本文中详细描述所述技术是不必要的。
所述光学扫描系统包括光束发生器装置(典型地采用激光二极管)、用于将光束聚焦为盘上的焦点的物镜以及用于接收从所述盘上反射的反射光和产生电检测器输出信号的光学检测器。
在操作过程中，光束应保持聚焦于盘上。为此，将物镜设置为可轴向移动，所述光盘驱动器包括用于控制物镜的轴向位置的聚焦致动器装置。可以从所述检测器输出信号得出聚焦误差信号，所述聚焦误差信号指示聚焦误差，即物镜的轴向位置误差的度量，换句话说就是物镜的实际轴向位置与物镜的期望轴向位置之间的距离。
此外，焦点应保持与轨道对准或可相对于新的轨道而被定位。为此，将至少一个物镜安装为可径向移动，所述光盘驱动器包括用于控制物镜的径向位置的径向致动器装置。可以从所述检测器输出信号得出径向误差信号，所述径向误差信号指示径向误差，即焦点的径向位置误差的度量，换句话说就是焦点的中心与轨道的中心之间的距离。
跟踪误差和聚焦误差的一个重要来源是盘的形状。例如，跟踪误差主要源于盘的偏心。这意味着在盘的旋转过程中，跟踪误差和聚焦误差将随一次回转的重复周期而显示出重复特性。因此，这些误差是可以预测或根据经验而“学习”的。
为此，现已研发出用于跟踪控制和聚焦控制的学习型前馈控制电路，所述控制电路包括具有预定数量的存储器位置的存储器环路，每个存储器位置都相应于某个盘片段；在典型实例中，这种存储器环路具有64个存储器位置。这种存储器环路的操作类似移位寄存器。在操作过程中，当执行关于某个盘片段的读/写操作时，测量跟踪误差，并将其作为误差数据存储在第一存储器位置中。随着盘的旋转的持续，每当激光束进入下一个盘片段，所述误差数据就被移位一个位置。一次完整的回转结束之后，所述误差数据返回到第一存储器位置，可以将所述误差数据读取以在激光束实际进入到相应的盘片段之前估计出跟踪误差，从而在误差实际发生之前进行误差校正。
由此，误差校正电路从存储器环路接收所估计的校正数据，所述数据在一个盘片段的扫描过程中是常数，所述数据在从一个片段到下一个片段的转移过程中发生改变。为了避免由所估计的校正数据的阶梯式变化引起不期望的跟踪控制行为，误差校正电路包括位于存储器环路的输出端的数字低通滤波器，所述滤波器也被称为“重建滤波器”。
这种方案所产生的一个问题在于这样一个事实这种滤波器引入了延迟。所述延迟可以通过预先读取存储器位置而得到补偿，即所述滤波器当前在其输入端接收到的来自存储器环路的所估计的校正数据相应于在未来一小段时间之后激光束所到达的盘片段。读取提前量可定义为正在读取的存储器位置与和当前盘片段相应的存储器位置之间的存储器位置数。
在现有技术中，重建滤波器引起的延迟基本恒定，其主要与数字滤波器的时钟频率相关，所述时钟频率在现有技术中基本是恒定的。另一方面，读取提前量与激光束在所述延迟期间行经的轨道长度内的盘片段数量相对应。所述数量在操作过程中不是恒定的其与盘的旋转速度相关。因此，需要经常计算读取提前量的当前值，以由此调节存储器环路。这需要复杂的计算电路和/或软件。
例如，假设由滤波器引起的延迟时间为0.005s。在盘被划分为64个片段并以1Hz的恒定角速度进行播放的情况下，读取提前量将近似为1，而如果以100Hz的恒定角速度播放所述盘，则读取提前量将近似为32。
在聚焦误差控制的情况下同样存在上述问题。
本发明的总体目的在于消除或至少减轻所述问题。
具体的说，本发明旨在提供一种其中读取提前量恒定的方法和装置。
根据本发明的一个重要方面，取代固定的数字重建滤波器的时钟频率，所述数字重建滤波器的时钟频率相对于盘旋转频率具有固定比值。结果，在较高的盘旋转频率下，滤波器工作加快，从而其延迟将变短。尤其在以时间表示的情况下，数字重建滤波器的延迟随盘旋转频率而变化，但是在以盘片段数量表示的情况下，数字重建滤波器的延迟是恒定的。因此读取提前量是恒定的，从而可以省去对读取提前量的复杂计算。
下文中将通过参考附图的如下说明来进一步阐释本发明的这些和其它方面、特点和优点，其中相同的附图标记代表相同或相似的部分，在附图中
图1A示意性的示出了光盘驱动设备的相关组件；图1B示意性的示出了光学检测器的细节；图2是示意性的示出控制器的相关组件的方框图；图3是重建滤波器的阶跃响应的曲线图；图4是示出时钟发生器的优选实施例的方框图。
图1A示意性的示出了光盘驱动设备1，其适用于将信息存储在光盘2上或从光盘2上读取信息，所述光盘典型的为DVD或CD。为了旋转盘2，盘驱动设备1包括固定到机架(出于简要的考虑未示出)上的电动机4，其限定一个旋转轴5。
盘驱动设备1还包括用于以光束扫描盘2的轨道(未示出)的光学系统30。更具体的说，在图1A所示的示例性设置中，光学系统30包括光束发生装置31，其典型的为激光二极管之类的激光器，用于产生光束32。在下文中，光束32的不同部分将以附加在附图标记32之后的a、b、c等字符表示。
光束32穿过分束器33和物镜34到达(光束32b)盘2。光束32b由盘2反射(反射光束32c)，穿过物镜34和分束器33(光束32d)，到达光学检测器35。物镜34被设计成用于将光束32b聚焦在盘的记录层(为了简化说明内容而未示出)的焦点F上。
盘驱动设备1还包括致动器系统50，其包括用于相对盘2径向移动物镜34的径向致动器51。由于径向致动器本身是已知的，而本发明与这种径向致动器的设计和功能并不相关，因此，在本文中没必要详细讨论径向致动器的设计和功能。
为了获得和保持恰好正确聚焦在盘2的期望位置上，所述物镜34被轴向可移动的进行安装，而致动器系统50还包括用于相对盘2轴向移动物镜34的聚焦致动器52。由于轴向致动器本身是已知的，而这种轴向致动器的设计和操作与本发明无关，因此，在本文中没必要详细讨论这种聚焦致动器的设计和操作。
还应注意，用于相对设备机架支撑物镜的装置和用于轴向和径向移动物镜的装置本身通常是已知的。由于这种支撑和移动装置的设计和操作与本发明无关，因此，在本文中没必要详细讨论它们的设计和操作。
还应注意，径向致动器51和聚焦致动器52可以实现为一个集成致动器。
盘驱动设备还包括控制电路90，其具有与电动机4的控制输入端相连的第一输出端92、与径向致动器51的控制输入端相耦合的第二输出端93以及与聚焦致动器52的控制输入端相耦合的第三输出端94。控制电路90被设计成在其第一输出端92产生用于控制电动机4的控制信号SCM、在其第二控制输出端93产生用于控制径向致动器51的控制信号SCR和在其第三输出端94产生用于控制聚焦致动器52的控制信号SCF。
控制电路90还具有用于从光学检测器35接收读取信号SR的读取信号输入端91。
图1B示出了包含多个检测器部分的光学检测器35，在这种情况下，包括四个检测器部分35a、35b、35c、35d，其能够分别提供各个检测器信号A、B、C、D，这些信号分别表示入射在四个检测器象限内的光量。将第一和第四部分35a和35d从第二和第三部分35b和35c分隔开的中心线36的方向对应于轨道方向。由于这种四象限检测器本身通常是已知的，因此，在本文中没必要详细描述其设计和功能。
图1B还示出控制电路90的读取信号输入端91实际上包括用于分别接收所述各个检测器信号A、B、C、D的四个输入端91a、91b、91c、91d。控制电路90被设计成用于处理所述各个检测器信号A、B、C、D，以从中得出数据和控制信息，这对本领域技术人员而言是显而易见的。
例如，可以通过下式对所有各检测器信号A、B、C、D求和以获得数据信号SDSD＝A+B+C+D (1)此外，也可以通过下式得出跟踪误差信号SER，比如推挽跟踪误差信号SER=(A+D)-(B+C)A+B+C+D---(2)]]>此外，在象散聚焦的情况下，也可以通过下式得出聚焦误差信号SEFSEF=B-ALPF(B+A)-C-DLPF(C+D)---(3)]]>其中，函数LPF(x)表示对信号x的低通滤波。然而应当注意，也可以根据不同的公式定义适当的误差信号。
在下文中，将着重针对跟踪控制详细阐释本发明，但是应当理解，本发明也同样适用于聚焦控制。
图2是示意性的示出与跟踪控制相关的控制器90的部分的方框图。在输入端91处接收来自检测器35的检测器信号SR。跟踪误差处理块101例如根据公式(2)来处理检测器信号SR，以计算出当前跟踪误差信号SER。在LFF(学习型前馈)块110的输入端111接收当前跟踪误差信号SER。LFF 110包括具有与LFF输入端111相耦合的第一输入端121的加法器120和包括N个存储器位置M(1)-M(N)的移位存储器组130。每个存储器位置M(i)都具有与前一个相邻存储器位置M(i-1)相耦合的输入端和与下一个相邻存储器位置M(i+1)相耦合的输出端。第一存储器位置M(1)具有与加法器120的输出端123相耦合的输入端。
控制器90具有接收表示电动机4的旋转速度的转速信号ST的第二输入端95。所述转速信号可以通过任何适当的转速发生器产生，这对本领域技术人员而言是显而易见的，因此在本文中没必要详细描述所述转速发生器的设计和操作。应当注意，控制器90也可以将其自身的电动机控制信号SCM用作转速信号。
控制器90还包括时钟发生器140，其具有与第二输入端95相耦合用以接收转速信号ST的输入端141。时钟发生器140被设计成在第一时钟输出端142产生第一时钟信号CLK1，所述第一时钟信号用于存储器组130。通过第一时钟信号CLK1定时，在存储器转移时刻执行存储器转移阶跃，其中每个存储器位置M(i)将其内容给予其下一个相邻存储器位置M(i+1)，并从前一个相邻存储器位置M(i-1)获得内容，第一存储器位置M(1)从加法器120获取输出。所述定时使得在盘2的360度回转的每个第1/N部分之后执行存储器转移阶跃，来自加法器120的输出信号在一次完整的盘回转之后出现在最后一个存储器位置M(N)的输出端。存储器组130具有输出端132，其耦合到加法器120的第二输入端122。在其输出端132，存储器组130提供其中一个存储器位置的内容，如下文所述。由于所述存储器转移阶跃，存储器组130在其输出端132提供的输出信号包含阶跃变化。
来自加法器120的输出信号还与第一控制器输出端93相耦合，用于提供跟踪控制信号SCR。为了避免跟踪控制信号SCR在存储器转移时刻产生阶跃变化，在存储器组130的输出端132和加法器120的第二输入端122之间耦合一个低通重建滤波器150。所述重建滤波器150是数字滤波器，其由时钟发生器140产生并在其第二输出端143提供的第二时钟信号CLK2钟控。
图3是示出重建滤波器150的阶跃响应的曲线图，其显示重建滤波器150产生延迟Δt。图3的横轴代表时间，纵轴代表信号幅度(任意单位)。假设在存储器转移时刻t0，重建滤波器150的输入端151的信号幅度从第一信号值V1到第二信号值V2阶跃变化，如第一条线61所示。由于重建滤波器150的低通频率特性，在重建滤波器150的输出端152提供的输出信号不能跟随所述阶跃，而是在t＝t0时刻开始从值V1上升，并仅在t＝t0+Δt时刻(即延迟时间Δt之后)接近第二信号值V2，如第二条线62所示。
在这方面应当注意，延迟时间值可以被定义为输出信号跨越阶跃(V2-V1)的预定百分比(例如90％)所需的时间。
为了补偿延迟时间Δt，换句话说为了确保加法器120在基本正确的时刻在其第二输入端122接收到基本正确的误差预测信号，即在本实例中是在t0时刻接收到信号，存储器组130的输出端132不与最后一个存储器位置M(N)的输出端相耦合，而与存储器位置M(N-α)(即最后一个存储器位置M(N)之前的α个存储器位置)的输出端相耦合。
一般来说，LFF 110的功能可以被认为与现有技术相同，因此在此仅作简要说明。存储器组130可被认为是延迟线，其反馈一个控制信号，该控制信号被提供到一个盘部分中的致动器，以便作为对一次盘回转之后的预测来使用。将存储器组或延迟线130钟控为使其与盘的旋转速度相匹配。
在现有技术中，对重建滤波器150的钟控是恒定的，因而延迟时间Δt基本恒定，如以时间单位所表示的那样。这意味着在现有技术中，α的值需要适应于盘的真实旋转速度。
然而，根据本发明，延迟时间Δt是可变的，如以时间单位所表示的那样。可对重建滤波器150的操作进行控制，以使延迟时间Δt与盘的实际旋转速度相适应，从而使α恒定。这样，存储器组130的输出端132可与预定存储器位置M(N-α)固定耦合，如图2所示。这避免了对用于根据盘的实际旋转速度来计算α的复杂电路和/或软件的需求，也省去了将重建滤波器150的输入端151耦合到所计算的存储器位置M(N-α)的输出端的需要。
根据本发明的一个重要方面，用具有第一时钟频率1的第一时钟信号CLK1来钟控存储器组130，并且用具有第二时钟频率2的第二时钟信号CLK2来钟控重建滤波器150，其中，第一时钟频率1和第二时钟频率2之间的频率比值FR是固定的。
图4是示出时钟发生器140的优选实施例的方框图，其包括PLL电路146和除法器电路147。PLL电路146的输入端与时钟发生器140的输入端141相耦合，从而从电动机4接收转速信号ST，所述PLL电路适于产生一个相对其输入信号具有固定比值的输出信号。在所示实施例中，来自PLL电路146的输出信号具有第二时钟频率2，PLL电路的输出端直接耦合到时钟发生器140的第二输出端143，以提供第二时钟信号CLK2。除法器电路147的输入端与PLL电路的输出端相耦合，其输出端与时钟发生器140的第一输出端142相耦合，以提供第一时钟信号CLK1。对除法器电路147进行设定，以提供在第一时钟频率1与第二时钟频率2之间所需的固定比值FR。
本领域技术人员应当清楚，本发明并不局限于如上所述的示例性实施例，在所附权利要求书所限定的本发明的保护范围内还可能存在多种变化和改进。
例如，根据具体实现方式的设计，图2所示的如上讨论的方框的拓扑结构可以有所不同。
由于存储器组130的存储器位置M(N-α+1)到M(N)在上述示例性实施例中未用到，因此可以将其省去，在这种情况下，重建滤波器150的输入端151将直接固定连接到最后一个存储器位置的输出端。然而，由于存储器组130随一次盘回转的每个第1/N部分而被钟控，因此在这种情况下，存储器组的全长与一次完全盘回转并不相应。
另一方面，为了避免或至少减轻可能的噪声问题，第一存储器位置M(1)的输入端不是仅接收在存储器组130的输入端131接收到的信号，而是接收所述输入信号和最后一个存储器位置M(N)的输出信号的加权组合。在图2中未示出的这种情况下，使用所有存储器位置M(1)到M(N)。作为在输入端131接收到的输入信号(下文中表示为SIN)与最后一个存储器位置M(N)的输出信号(下文中表示为SOUT，N)的适当加权组合的一个实例，到第一存储器位置M(1)的输入信号(下文中表示为SIN，1)可以根据SIN，1＝0.95*SOUT，N+0.05*SIN计算出来。
在上述示例性的实施例中，在存储器组130的输入端131接收到的信号是来自学习型前馈块110的输出信号。在另一替换实施例中，存储器组130的输入端131也接收在学习型前馈块110的输入端接收的输入信号SER。这种设计的优点在于可以增强稳定性。
在上文中，已经参考示出根据本发明的装置的各功能块的方框图详细解释了本发明。应当理解，可以以硬件实现一个或多个所述功能块，其中，所述功能块的功能由各硬件组件执行，但是也可以用软件实现一个或多个所述功能块，从而所述功能块的功能可以由计算机程序的一个或多个程序行或由可编程装置(例如微处理器、微控制器等)执行。
权利要求
1.一种盘驱动设备(1)，用于将信息写入到光学存储盘(2)上/从光学存储盘(2)上读取信息，包括装置(4)，用于以可变盘旋转速度旋转盘(2)；一个光学系统(30)，用于产生用来扫描盘的轨道的扫描光束(32)；一个致动器系统(50)，用于定位扫描光束(32)的焦点(F)；一个控制电路(90)，用于控制该致动器系统(50)；其中，该控制电路(90)包括一个学习型前馈块(110)，其包括具有N个存储器位置(M(1)...M(N))的存储器组(130)和一个数字重建滤波器(150)；以和盘旋转速度成比例的第一时钟频率(1)下的第一时钟信号(CLK1)来操作该存储器组(130)；以及以相对第一时钟频率(1)具有固定比值(FR)的第二时钟频率(2)下的第二时钟信号(CLK2)来操作该数字重建滤波器(150)。
2.根据权利要求1所述的盘驱动设备(1)，还包括一个光学检测器(35)，用于接收反射光束(32d)；其中，所述控制电路(90)包括一个用于接收来自该光学检测器(35)的检测器输出信号(SR)并计算误差信号(SER)的误差处理块(101)；所述学习型前馈块(110)具有一个被耦合来从该误差处理块(101)接收该误差信号(SER)的输入端(111)；所述存储器组(130)具有一个输出端(132)；所述数字重建滤波器(150)具有一个和该存储器组(130)的输出端(132)相耦合的输入端(151)并具有一个输出端(152)；所述学习型前馈块(110)还包括一个加法器(120)，其具有与该学习型前馈块(110)的所述输入端(111)相耦合的第一输入端(121)、与该重建滤波器(150)的输出端(152)相耦合的第二输入端(122)以及与该学习型前馈块(110)的输出端(112)相耦合的输出端(123)。
3.根据权利要求2所述的盘驱动设备(1)，其中，所述存储器组(130)具有一个与所述学习型前馈块(110)的输出端(112)相耦合的输入端(131)。
4.根据权利要求2所述的盘驱动设备(1)，其中，所述存储器组(130)具有一个与所述学习型前馈块(110)的输入端(111)相耦合的输入端(131)。
5.根据权利要求1所述盘驱动设备(1)，其中，所述存储器组(130)具有一个接收存储器组输入信号(SIN)的输入端(131)，并且输入到第一存储器位置(M(1))的输入信号(SIN，1)是所述存储器组输入信号(SIN)与最后一个存储器位置(M(N))的输出信号(SOUT，N)的加权组合。
6.根据权利要求1所述的盘驱动设备(1)，其中，所述数字重建滤波器(150)具有一个与所述存储器组(130)的预定存储器位置(M(N-α))的输出端固定相耦合的输入端(151)。
7.根据权利要求1所述的盘驱动设备，其中，所述控制电路(90)具有被耦合来接收一个表示盘(2)的旋转速度的转速信号(ST)的第二输入端(95)，并且所述数字重建滤波器(150)的第二时钟信号(CLK2)具有相对于盘旋转速度的固定比值。
8.根据权利要求1所述的盘驱动设备(1)，其中，所述控制电路(90)还包括一个时钟发生器电路(140)，所述时钟发生器电路具有一个被耦合来接收代表盘(2)的旋转速度的转速信号(ST)的输入端(141)，并且所述时钟发生器电路(140)适于根据该转速信号(ST)来产生第一时钟信号(CLK1)和第二时钟信号(CLK2)。
9.根据权利要求8所述的盘驱动设备(1)，其中，所述时钟发生器电路(140)包括用于产生所述时钟信号(CLK2；CLK1)的其中之一的第一发生器装置(146)和接收所述一个时钟信号(CLK2；CLK2)并适于从所述一个时钟信号(CLK2；CLK1)产生另一个所述时钟信号(CLK1；CLK2)的第二发生器装置(147)。
10.根据权利要求9所述的盘驱动设备(1)，其中，所述第一发生器装置(146)适于产生用于所述重建滤波器(150)的第二时钟信号(CLK2)，并且所述第二发生器装置(147)包括一个产生用于所述存储器组(130)的第一时钟信号(CLK1)的除法器。
11.根据权利要求1所述的盘驱动设备(1)，其中，所述致动器系统(50)包括一个用于相对盘(2)径向移动物镜(34)的径向致动器(51)；所述控制电路(90)包括一个与该径向致动器(51)的控制输入端相耦合的控制输出端(93)；以及所述控制电路(90)被设计成使用所述学习型前馈块(110)的输出信号以在其控制输出端(93)产生一个用于控制该径向致动器(51)的控制信号(SCR)。
12.根据权利要求1所述的盘驱动设备(1)，其中，所述致动器系统(50)包括一个用于相对盘(2)轴向移动物镜(34)的聚焦致动器(52)；所述控制电路(90)包括一个与该聚焦致动器(52)的控制输入端相耦合的控制输出端(94)；以及所述控制电路(90)被设计成使用所述学习型前馈块(110)的输出信号以在其控制输出端(94)产生一个用于控制该聚焦致动器(52)的控制信号(SCF)。
全文摘要
一种盘驱动设备(1)包括用于控制致动器系统(50)的电路(90)。该电路(90)包括用于校正重复误差的学习型前馈块(110)，其包括具有N个存储器位置(M(1)…M(N))的存储器组(130)和数字重建滤波器(150)。以第一时钟频率(φ1)下的第一时钟信号(CLK1)操作该存储器组(130)。以相对第一时钟频率(φ1)具有固定比值的第二时钟频率(φ2)的第二时钟信号(CLK2)操作该数字重建滤波器(150)。在可变旋转速度设备中，这简化了用于补偿由滤波器引起的延迟的对存储器位置的预先读取。
文档编号G11B7/095GK1846258SQ200480025165
公开日2006年10月11日 申请日期2004年8月18日 优先权日2003年9月3日
发明者V·M·G·范阿赫特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司