专利名称：抗震光记录和再现设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光记录和再现设备。
本发明进一步涉及一种用于在光记录和再现设备中的使用的伺服处理器和一种用于在光记录和再现装置中使用的处理方法。
例如，本发明可以用在抗震性能很重要的光数据驱动器、便携式和移动产品以及可记录的驱动器(CDRW、DVDRW)中。
背景技术：
通常有两种提高光驱动器的抗震性能的方法，第一种方法通过机构悬臂设计的改进，第二种方法是通过伺服系统的震动鲁棒性的提高。
传统的悬臂设计能有效地在通常低于100Hz的低频范围内吸收震动的影响。而在相对较高频率范围内对跟踪性能的干扰影响也能通过附加的伺服控制器设备而被抑制，传统的是通过增加伺服环路的带宽。然而，增加伺服环路的带宽会增加环路对噪声的敏感度，噪声例如是在低频范围内的盘缺陷。这就是为什么对于基于抗震测量的应用，精确地且迅速地检测震动变得重要的原因。
美国专利No.6163429公开了一种用在光盘驱动器中的震动检测方法。所述震动检测方法是基于激光束径向误差信号的使用。这个径向误差在相关滤波器中被过滤并被馈送到比较器，比较器将误差信号与预定值进行比较并产生指示震动是否被检测的二进制输出。
然而，这种方法不能完全地检测由干扰(例如盘缺陷)引起的在径向误差信号内的突然上升。此外，这种方法也不够快以使得伺服控制器起作用。
发明内容
本发明的目的是提出一种光记录和再现设备，其比现有技术在播放和记录期间对震动具有更低的敏感度。
为此目的，根据本发明的光记录和再现设备包括一光拾取器单元，包括划分成至少两个区域的光检测器；一伺服处理器，用于根据光拾取器单元发出的测量的径向误差信号而发出控制信号；所述伺服处理器进一步包括一状态估计器，用于根据测量的径向误差信号和控制信号而发出估计径向误差信号和预测径向误差信号；和一震动检测器，用于根据估计径向误差信号、预测的径向误差信号以及由光检测器的至少两个区域发送的信号和值而发出一个震动指示。
本发明基于这样的事实，即来自于光检测器的和值信号在震动期间和不存在震动期间保持相同的电平。但是在盘存在缺陷时，所述和值信号由于盘反射的和通过盘缺陷导致的光强度减少或增加而分别下降或者增加。因此，借助于估计径向误差信号、预测径向误差信号以及所述和值信号，能精确地且迅速地检测震动的发生。
本发明还涉及用于这种光记录和再现设备的伺服处理器。本发明还涉及用于所述光记录和再现设备中的处理方法。
本发明的这些和其他方面将参照下文所描述的实施方式来阐明而变得明显。
现在将参照附图通过实例更详细地描述本发明，其中图1是根据发明的伺服处理器的结构的方块图；图2是状态估计器的方块图；图3是根据发明的震动检测器的方块图；图4是存储器环路的方块图；图5是表示在有震动和没有震动时的径向误差信号的频率响应光谱的曲线。
具体实施例方式
本发明提出了一种对震动更强鲁棒的光记录和再现设备(例如光驱动器)。
在根据本发明的光记录和再现设备的一个实施方式中，设备包括可移动地安装到定位装置上的光拾取器单元，定位装置用于相对于盘上的期望位置粗略地定位光拾取器单元。定位装置通常通过滑架来实现。光拾取器单元包括用于发射激光束的半导体激光器、将激光束聚焦到盘上的物镜以及检测从所述盘反射的光的光检测器(例如激光二极管)。光检测器被划分成至少两个区域前半区域和后半区域。作为一个例子，光检测器被划分成四个区域两个区域被配置成接收从形成于盘上的激光点的前半部分反射的光，而另外两个区域被配置成接收从激光点的后半部分反射的光。然后采用一个加法器响应于反射的激光束从四个区域的一个区域产生的每个信号的总和中产生一个和值信号。
在设备的操作期间，光拾取器单元由致动器控制，致动器用于在盘的径向方向相对于定位装置移动光拾取器单元，以使得相对于盘上的期望位置精确地定位光拾取单元。
如图1所示，致动器包括用于记录和再现设备的抗震控制的伺服跟踪控制器。所述伺服跟踪控制器SC在伺服数字伺服处理器DSP内被执行。
所述数字伺服处理器包括用于估计致动器的估计径向误差x(k)以及估计速度v(k)的状态估计器SEST。所述状态估计器具有响应于从光拾取器单元发出的测量的径向误差x(k)的输入以及响应于控制信号u(k)的另一个输入。测量的径向误差x(k)通过本领域技术人员公知的3光束方法(3-beam method)产生，该方法例如在书名为“The CD-ROM Drive-A Brief System Description”(CD-ROM驱动器-简单系统描述)、由Sorin G.Stan，Kluwer AcademicPublishers，1998，(由Sorin G.Stan，Kluwer学院出版社1998年)出版的书中被描述。
所述数字伺服处理器还包括震动检测器SDET，震动检测器SDET在状态估计器提供的信息的控制下向震动检测器的一个输入端提供震动中断信号。所述震动检测器具有多个输入和一个输出。数字伺服处理器最后包括伺服控制器SC，伺服控制器用于基于来自震动检测器的信息提供控制信号u(k)给致动器，震动检测器从状态估计器接收信息，伺服控制器还将所述控制信号反馈给状态估计器。状态估计器和震动检测器以伺服处理器的时钟频率22kHz运行。
状态估计器适于基于状态元件之一的测量结果估计整个状态。对于数字伺服处理器，状态估计器基于径向误差信号的测量结果估计致动器的位置、速度和控制信号。图2示出了一个传统的状态估计器。状态估计器在时间k估计径向激光束位置误差信号x(k)以及对应的估计速度v(k)。然后将估计状态发送到震动检测器以预测震动的发生。
状态估计器主要包括两个块一个状态观测器OBS以及一个状态预测器PRED。在时间k测量的径向误差信号x(k)被提供给误差观测器块，误差观测器块估计致动器的当前状态，包括致动器的估计径向误差信号x(k)以及估计速度v(k)，如下x‾(k)=x^(k+1)/z+Lres(x(k)-x^(k+1)/z)]]>v‾(k)=v^(k+1)/z+Lv(v(k)-v^(k+1)/z)]]>其中Lres和Lv是根据本领域技术人员公知的原理通过线性二次调节器LQR(linear quadratic regulator)方法提供的估计器增益。估计状态与当前控制信号u(k)一起被发送到状态预测器以预测致动器在下一时间k+1的状态 和 如下x^(k+1)=all.x‾(k)+a12.v‾(k)+b1.u(k)]]>v^(k+1)=a21.x‾(k)+a22.v‾(k)+b1.u(k)]]>其中a11、a12、a22以及b1是从致动器的特性计算的常数。状态估计器的使用允许快速地检测震动的发生。
震动检测器主要包括4个部分一组2个带通滤波器、一组2个存储器环路、一组3个比较器。图3示出了这种震动检测器的实施方式。
带通滤波器IIR1和IIR2优选地是无限脉冲响应IIR型(infinite impulseresponse IIR type)。例如，所述滤波器是一个第四阶Elliptic滤波器，第四阶Elliptic滤波器由下面的函数H定义H(z)=b1+b2z-1+b3z-2+b4z-3+b5z-4a1+a2z-1+a3z-2+a4z-3+a5z-4]]>其中a1到a5、b1到b5是能根据光驱动器的动态特性而被调整的设计系数。
每个带通滤波器适于接收估计径向误差信号x(k)或预测径向误差信号 并发出对应的滤波的径向误差信号FIL。如此设计以使得带通滤波器过滤在低频范围内(例如低于100Hz)震动的影响并过滤高频噪声(例如高于1000Hz)。在Philips Mercury 2DVD驱动器的情况下，在低频范围内径向误差信号的震动影响能通过悬臂设计而被吸收。激发致动器并导致位置误差突然上升的是在较高频率范围内的震动能量。图5示出了当发生不同等级的震动时径向误差信号的频率响应谱。可以看出震动的主要影响导致径向激光束在中间频率范围内偏离轨迹，更确切地是在20Hz和1000Hz之间。滤波器的系数例如可以如下设置a1＝1.0，a2＝-2.0981，a3＝1.6417，a4＝-0.8443，a5＝0.3130
b1＝0.2796，b2＝-0.1471，b3＝-0.2637，b4＝-0.1471，b5＝0.2796因此提取频率范围在100Hz到1000Hz之间的径向误差信息。
存储器环路LOOP1和LOOP2分别与带通滤波器IIR1和IIR2串联连接。每个存储器环路适于接收滤波的径向误差信号FIL并发出总的径向误差信号SUM。例如，存储器环路是3流先入先出法(3-tap FIFO)。为了良好且可靠检测径向误差信号中的突变发生，这样的存储器环路能够将4个连续的滤波的径向误差信号存储并相加。图4示出了这种存储器环路的一个实施方式，其中块D表示延迟线。对本领域技术人员来说存储器环路能使用多于或少于4个连续的径向误差信号是显而易见的。存储器环路顺序(memory loop order)(即将被相加的连续的滤波的误差信号的编号)的选择依赖于与震动相比较而使用的信号处理频率。
当位置误差信号在震动期间振动得太剧烈时，存储器环路还被设计来阻止震动出(shock-out)标记的振荡(即在径向误差信号在一次震动中越过0时，震动检测标记频繁地打开和关闭)。存储器环路的使用能够保持震动指示器信号在震动期间稳定，而不是由震动激励的高频振荡而导致的标记上摇动的高-低-高-低震动。
与存储器环路LOOP1和LOOP2串联连接的第一和第二比较器COMP1和COMP2将总径向误差信号SUM与预定的值相比较，如下面的2个条件(1)和(2)所示SUM≥Vhigh limit1且SUM不≤Vlow limit(1)或SUM≥Vhigh limit2且SUM不≤Vlow limit(2)其中Vhigh limit1、Vhigh limit2以及Vlow limit是依赖于带通滤波器和致动器信号灵敏度的设置的设计参数。
来自两个比较器COMP1和COMP2的输出被发送到逻辑OR操作器。只要满足2个条件中的一个，在OR操作器的输出端产生二进制输出1来指示由于干扰而产生的位置误差信号的突然增加。
以这样的方式来确定设计参数参数Vhighlimit1等于轨道间距值的20％，参数Vhighlimit2大约是轨道间距值的25％。在等于4个连续的滤波的径向误差信号的和值的总径向误差信号的特殊情况下，通过实验方法来确定这些值。参数Vlowlimit是比较器的下限。所述参数与存储器环路一起使用以在径向误差信号通过零时阻止二进制输出0的错误触发，并同时指示激光点返回到精确的跟踪。参数Vlowlimit等于轨道间距值的1％。这些值能通过有限次测试相同类型的光驱动器而被调整且最终确定。
然后，第三比较器COMP3计算光检测器的和值信号CA(k)的变化。通常地，如果满足下面的条件|CA(k)-CA(k-1)|/|CA(k-1)|＞5％(3)意味着有由盘缺陷导致的光强度偏移。在这种情况下，第三比较器然后将输出一个等于0的二进制值。否则，则产生的二进制输出为1。
然后来自逻辑OR操作器和第三比较器的输出被提供给发出输出信号S_out的逻辑AND操作器。如果AND操作器的输出是二进制1，即满足条件(1)或(2)，且如果满足条件(3)，即通过第三比较器检测缺陷，然后震动检测器最终输出指示震动检测的二进制1。结果，和值信号被用于辨别通过盘缺陷或震动导致的径向误差信号的突然上升。
下面权利要求中的任何附图标记都不应该被解释为对权利要求的限制。显然动词“包括”的使用以及它的结合不排除除了在任何权利要求中定义的步骤或元件之外的其他步骤或元件的存在。在元件或步骤之间的词语“一个”不排除多个这样元件或步骤的存在。
权利要求
1.一种光记录和再现设备，包括一光拾取器单元，包括划分成至少两个区域的光检测器；一伺服处理器，用于从光拾取器单元发出的测量的径向误差信号(x(k))而发出控制信号(u(k))；所述伺服处理器进一步包括一状态估计器(SEST)，用于基于测量的径向误差信号(x(k))和控制信号(u(k))而发出估计径向误差信号(x(k))和预测径向误差信号((k+1))；和一震动检测器(SDET)，用于基于估计径向误差信号、预测径向误差信号以及通过光检测器的至少两个区域发出的信号的和值(CA(k))而发出震动指示(S_out)。
2.一种用于光记录和再现设备的伺服处理器，所述伺服处理机适于通过从光拾取器单元发出的测量的径向误差信号(x(k))而发出控制信号(u(k)，所述伺服处理器包括一状态估计器(SEST)，用于基于测量的径向误差信号(x(k))和控制信号(u(k))而发出估计径向误差信号(x(k))和预测径向误差信号((k+1))；和一震动检测器(SDET)，用于基于估计径向误差信号、预测径向误差信号以及通过光检测器的至少两个区域发出的信号的和值(CA(k))而发出震动指示(S_out)。
3.如权利要求2所述的伺服处理器，其中震动检测器包括两个带通滤波器(IIR)，用于对估计径向误差信号(x(k))和预测径向误差信号((k+1))进行滤波，并设计成使得它们在低频范围内过滤震动的影响并过滤高频噪声。
4.如权利要求3所述的伺服处理器，其中带通滤波器是无限脉冲响应类型。
5.如权利要求3所示的伺服控制器，其中震动检测器进一步包括两个存储器环路(LOOP1，LOOP2)，每个存储器环路与一个带通滤波器串联连接并适于从相应的带通滤波器发出的一组连续的滤波的径向误差信号(FIL)发出总的径向误差信号(SUM)。
6.如权利要求5所述的伺服控制器，其中震动检测器进一步包括两个比较器(COMP1，COMP2)，每个比较器与一个存储器环路串联连接并适于将总径向误差信号与预定的阈值相比较以指示由于干扰而产生的径向误差信号的突然增加。
7.如权利要求6所示的伺服控制器，其中震动检测器进一步包括一个另外的比较器COMP3，用于计算和值信号(CA(k))的变化以指示由盘的缺陷导致的光强度的偏移，如果另外的比较器指示盘有缺陷且如果两个比较器中的一个指示径向误差信号的突然增加，则震动被检测到。
8.一种用于光记录和再现设备的处理方法，所述方法包括步骤—状态估计，适于基于测量的径向误差信号(x(k))和控制信号(u(k))而发出估计径向误差信号(x(k))和预测径向误差信号((k+1))；和—震动检测，适于基于估计径向误差信号、预测径向误差信号以及通过光检测器的至少两个区域发出的信号的和值(CA(k))而发出震动指示(S_out)。
全文摘要
本发明涉及一种光记录和再现设备，包括光拾取器单元，用于相对于在光盘上的期望位置粗略地移动光拾取器单元的定位装置，用于在光盘的径向方向上相对于位置装置移动光拾取单元的致动器，用于从光拾取器单元发出的测量的径向误差信号(x(k))而发出控制信号(u(k))的伺服处理器。所述伺服处理器进一步包括；一状态估计器(SEST)，用于基于测量的径向误差信号(x(k))和控制信号(u(k))而发出估计径向误差信号(x(k))和预测径向误差信号(x(k+1))；和震动检测器(SDET)，用于基于估计径向误差信号、预测径向误差信号以及通过光检测器的至少两个区域发出的信号的和值(CA(k))而发出震动指示(S_out)。
文档编号G11B7/09GK1918636SQ200580003112
公开日2007年2月21日 申请日期2005年1月19日 优先权日2004年1月26日
发明者Y·周 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司