专利名称：检测光盘记录/再现设备的轨道交叉信号的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学记录/再现设备，特别是涉及确定光拾取器的移动方向的方法和搜索轨道之后检测用作决定跟踪切入(pull-in)的基础的轨道交叉(trackcross)信号的方法。
一个光学记录/再现设备的轨道搜索是指通过使光拾取器沿盘的径向移动来搜索一条目标轨道。在进行轨道搜索时，为了决定光拾取器是否到达了目标轨道，就必须对移动过的轨道进行计数。为了对移动过的轨道进行计数，必须有轨道交叉信号。轨道交叉信号是光拾取器横切轨道时产生的脉冲，也就是说，对由轨道交叉信号产生的脉冲进行计数就能够知道移动过的轨道数。还必须对盘的偏心使轨道移动的数目进行校正，即在偏心的影响增大的方向上必须增加轨道数，而在偏心的影响减小的方向上必须减小轨道数。用轨道误差信号的相位与轨道交叉信号的相位相反的特性来决定是增大轨道数还是减小轨道数。另外，为了决定光拾取器达到目标轨道之后的跟踪切入时间点，必须用轨道交叉信号。
因为必须用轨道交叉信号来决定一条轨道的位移量、偏心影响的补偿和光拾取器达到目标轨道之后的跟踪切入时间点，所以得到正确的轨道交叉信号是很重要的。
按照传统方法，是用由四象限(quarter)光检测器产生的和信号的包络来检测轨道交叉信号，然而，在像HD-DVD这种高密度光盘中，相对于一个光斑的大小，轨道的宽度比普通的CD/DVD小得多，因此，由相邻轨道引起的串扰与RF信号混在一起。所以，不容易检测到该和信号的包络。
图1A到图1C表示轨道误差信号和RF信号随轨道宽度的变化，图1A、图1B、图1C表示在光波长为400nm、物镜的数值孔径(NA)为0.6、轨距分别为0.74μm(在DVD的情况下)、0.46μm和0.37μm时的轨道误差信号和RF信号。
如图1A到图1C所示，在轨距相对于一个均匀的光斑变得较窄时，就难以检测RF信号的包络，这是因为由于轨距窄而使相邻轨道引起的串扰增大的缘故。
因此，在轨距相对于一个光斑变得较窄时，就难以检测到轨道交叉信号。这就意味着在高密度光盘中不容易检测轨道。
为了解决上述的问题，本发明的一个目的是提供对具有高密度窄轨道的光盘检测轨道交叉信号的一种改进的方法。
本发明的另一个目的是提供适用上述方法的一种检测轨道交叉信号的设备。
为实现第一个目的，提供一种检测轨道交叉信号的方法，其中，在沿径向一分为二的光检测器中，把由径向上的某些光接收元件产生的某些光接收信号从由径向上的另一些光接收元件产生的另一些光接收信号中减去，而得到RF信号RF0，将RF信号RF0的包络二值化(binarizing)得到轨道交叉信号。
这里，可以用沿盘的径向和切向分开的四象限光检测器、沿盘的径向分开的四象限光检测器或沿盘的径向和切向分开的八象限(octant)光检测器得到轨道交叉信号检测信号。
为实现第二个目的，提供一种检测轨道交叉信号的装置，该装置包括一个径向减法器和一个轨道交叉信号发生器；所述径向减法器在沿径向一分为二的光检测器中把由径向上的某些光接收元件产生的光接收信号从由径向上的另一些光接收元件产生的光接收信号中减掉，而得到RF信号RF0；所述轨道交叉信号发生器用径向减法器把RF信号RF0的包络二值化来得到轨道交叉信号。
以下参照附图详细描述本发明的优选实施例，将使本发明的上述目的和优点更加清楚。
图1A到图1C表示轨道误差信号和RF信号随轨道宽度的变化；图2A和图2B分别表示八象限光检测器的结构，和用来把由八象限光检测器产生的光接收信号相互加起来或从其他光接收信号中减掉某些光接收信号的装置的结构；图3表示轨道误差信号、图2所示的减法器产生的信号和图2所示的加法器产生的信号的波形；图4A到图4F表示用来示意性地说明按照本发明的检测轨道交叉信号的方法的波形；
图5是按照本发明的检测轨道交叉信号的设备的结构方框图；图6A和6B表示用四象限光检测器得到RF0信号的设备的结构；图7A和7B表示用另外的四象限光检测器得到RF0信号的设备的结构；图8A和8B表示用图7A所示的四象限光检测器得到RF0信号的设备的其他结构；图9A和9B表示用八象限光检测器得到RF0信号的设备的结构；和图10是应用按照本发明的检测轨道交叉信号的装置的搜索设备的结构方框图。
下面参照附图来详细描述本发明的结构和运作。
图2A和图2B分别表示八象限光检测器的结构和用来把由八象限光检测器产生的光接收信号相互加起来或从其他光接收信号中减去某些光接收信号的装置的结构。图2A表示八象限光检测器202，图2B表示加法器204和减法器206；加法器204用来把由八象限光检测器202的右外侧的光接收元件A1和D1产生的光接收信号加到由八象限光检测器202的左外侧的光接收元件B1和C1产生的光接收信号上；减法器206用来从由八象限光检测器202的右外侧的光接收元件A1和D1产生的光接收信号中减去由八象限光检测器202的左外侧的光接收元件B1和C1产生的光接收信号。
八象限光检测器202由沿盘的径向和切向均分的8个光接收元件A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1和D2构成。内侧的光接收元件A2、B2、C2和D2被分得比外侧的光接收元件A1、B1、C1和D1小。光接收元件A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1和D2的每一个都产生一个对应于覆照光接收表面的光斑210的强度的光接收信号。
加法器204把八象限光检测器202的外侧的4个光接收元件A1、B1、C1和D1所产生的光接收信号加起来，并提供运算结果作为和信号SUM；减法器206把八象限光检测器202的左外侧的2个接收元件B1和C1所产生的光接收信号从八象限光检测器202的右外侧的2个光接收元件A1和D1所产生的光接收信号中减掉，并提供相减的结果作为差信号DIFF 。
图3表示在光波长为400nm、物镜的数值孔径(NA)为0.6、轨距为0.37μm时，轨道误差信号(图3的顶部)、图2所示的减法器206产生的信号(图3的中部)和图2所示的加法器204产生的信号(图3的底部)的波形。
如图3所示，由减法器206产生的信号的包络清楚，而加法器204产生包络的不清楚。
因此，在本发明的检测轨道交叉信号的方法中，建议应该从所产生的RF信号的包络来检测出轨道交叉信号，该RF信号从光检测器的左光接收元件产生的信号中减去光检测器的右光接收元件产生的信号。
图4A到图4F表示用来示意性地说明按照本发明的检测轨道交叉信号的方法的波形，图4A到图4F所示的波形是由盘产生的，在该光盘上形成轨道，以至于坑和镜面沿盘的径向相互交替。盘还产生另一个信号，在该光盘上形成轨道，以至于台面和槽相互交替。
下面参照图4A到图4F来详细描述按照本发明的产生轨道交叉信号的方法。
(1)把光检测器的左光接收元件产生的信号减去光检测器的右光接收元件产生的信号，由此得到图4A所示的RF信号RF0。在图4A所示的信号中，上包络是镜面(mirror)信号的电平，下包络是凹坑和该镜面的电平。
镜面信号的电平的变化是由盘的反射系数的变化引起的，盘的反射系数随盘上的位置不同而局部变化。如图4A所示，镜面信号的电平因反射系数的变化而变化。
在下包络中，谷点对应于轨道中心，即，凹坑，波峰对应于镜面。波峰与镜面电平不一致的原因是由于相邻轨道之间的串扰使信号电平降低。在波峰之间的距离短的情况下，凹坑处于光斑移动的轨迹上的相邻轨道上。在波峰之间的距离长的情况下，凹坑不处于光斑移动的轨迹上的相邻轨道上。在RF信号中，上包络重叠下包络的原因是光斑的实际轨道不以90度的角度横穿轨道，但是，虽然光拾取器沿盘的径向移动，由于在搜索期间盘旋转，光斑以很小的角度横穿轨道，以至于产生由轨道上形成的凹坑决定的高频成分。这个高频成分就是RF信号。
如图4A所示，由于存在灰尘和划痕，所以RF信号被省略了。
(2)为便于包络的检测，使用电容器进行AC耦合来去除直流(DC)成分，由此来得到图4B所示的信号RF1。
(3)对RF1信号进行峰值保持和谷值保持来得到图4C和4D所示的峰值信号和谷值信号。
(4)峰值信号减去谷值信号就得到图4E所示的差分信号RF2。
(5)用预定的阈值TH把差分信号RF2二值化就得到图4F所示的轨道交叉信号。这里，用图4C所示的峰值保持信号和图4D所示的谷值保持信号的平值来确定阈值TH。在图4E中，把阈值TH描绘为均匀的，但是，由于峰值保持信号和谷值保持信号电平的变化会使阈值TH变化。
当把图4F所示的轨道交叉信号与图4A所示的轨道交叉信号相比较时，可以注意到图4F所示的轨道交叉信号是脉冲信号，其低电平处于图4A所示的下包络的谷底，而高电平处于图4A所示的下包络的波峰。因此，对图4F所示的轨道交叉信号的脉冲数进行计数就能够知道移动过的轨道的数目。
因为本发明中的光检测器的径向上的左光接收元件所产生的光接收信号减去光检测器的径向上的右光接收元件所产生的光接收信号来得到信号RF0，所以，如参照图5到图9所示的本发明的检测轨道交叉信号的设备所描述的那样，用沿盘的径向和切向分开的四象限光检测器、沿盘的径向分开的四象限光检测器或沿盘的径向和切向分开的八象限光检测器就能够得到轨道交叉信号。
图5是按照本发明的检测轨道交叉信号的设备的结构方框图。图5所示的设备包括光检测器502、电流/电压(I/V)变换器504、径向减法器506和轨道交叉信号发生器520。轨道交叉信号发生器520包括电容器508、峰值保持电路510、谷值保持电路512、减法器514、平均值电路516和波形整形电路518。
电容器508对由径向减法器506产生的信号RF0进行AC耦合，并产生图4B所示的信号RF1。
峰值保持电路510和谷值保持电路512分别保持由电容器508产生的信号RF1峰值和谷值，并产生图4C和图4D所示的峰值保持信号和谷值保持定信号。
减法器514从峰值保持电路510产生的峰值保持信号中减去由谷值保持电路512产生的谷值保持信号，并得到图4E所示的差分信号RF2。
平均值电路516用由峰值保持电路510产生的峰值保持信号和由谷值保持电路512产生的谷值保持信号的平均值产生用来进行二值化的阈值TH。
波形整形电路518用由平均值电路516产生的阈值TH把由减法器514产生的差分信号RF2二值化，并得到图4F所示的轨道交叉信号。
因为光检测器径向上的左光接收元件所产生的光接收信号减去光检测器的径向上的右光接收元件所产生的光接收信号来得到信号RF0，所以，在按照本发明的光检测器中，能够用沿盘的径向和切向分开的四象限光检测器、沿盘的径向分开的四象限光检测器或沿盘的径向和切向分开的八象限光检测器得到轨道交叉信号。径向加法器的结构随将参照图6到图9要描述的光检测器的种类而变化。
图6A和6B表示用四象限光检测器得到信号RF0的设备的结构。图6A表示四象限光检测器602，图6B表示用由四象限光检测器602产生的光接收信号来得到信号RF0的径向减法器608的结构。
图6B所示的径向减法器608从四象限光检测器602径向上处于右方的光接收元件A1和D1所产生的光接收信号的和中减去四象限光检测器602径向上处于左方的光接收元件B1和C1所产生的光接收信号的和。标号610表示一个光斑。
图7A和7B表示用其他类型的四象限光检测器得到信号RF0的设备的结构。图7A表示四象限光检测器702，图7B表示用由光检测器702产生的光接收信号来得到信号RF0的径向减法器708的结构。图7A所示的四象限光检测器702沿径向被分为四段，使得内侧的光检测器元件比外侧的光检测元件窄。因为内侧的光接收元件能够充分检测从盘反射来的光斑的主瓣，而外侧的光接收元件能够充分检测光斑的旁瓣，所以，能够用四象限光检测器702消散串扰的影响。
图7B所示的径向减法器708从处于四象限光检测器602径向右方的光接收元件A1和A2所产生的光接收信号的和中减去四象限光检测器602处于径向左方的光接收元件B1和B2所产生的光接收信号的和。在用放大器704和706把由内侧光接收元件产生的光接收信号乘以预定系数之后，求出右方的光接收元件A1和A2所产生的光接收信号的和、或左方的光接收元件B1和B2所产生的光接收信号的和，用加法器703和705把乘积加在一起。这里，由内侧光接收元件产生的光接收信号的系数K大于1或小于1。
在系数K大于1时，由四象限光检测器702的内侧光接收元件A2和B2产生的光接收信号对加法运算结果贡献较多；在系数K小于1时，由四象限光检测器702的外侧光接收元件A1和B1产生的光接收信号对加法运算结果贡献更多。
图8A和8B表示用图7A所示的四象限光检测器得到信号RF0的设备的另外结构。图8A示出了四象限光检测器802，图8B表示用由光检测器802产生的光接收信号来得到信号RF0的径向减法器808的结构。图8A所示的四象限光检测器802与图7A所示的四象限光检测器702是相同的。
图8B所示的径向减法器808从处于四象限光检测器802内侧的光接收元件A2产生的光接收信号中减去处于四象限光检测器802内侧的光接收元件B2产生的光接收信号。
图8B所示的径向减法器808产生受串扰影响小的信号RF0，因为四象限光检测器802内侧的光接收元件充分检测由盘反射来的光斑的主瓣。
图9A和9B表示用八象限光检测器得到信号RF0的设备的结构。图9A表示八象限光检测器902，图9B表示用由八象限光检测器902产生的光接收信号来得到信号RF0的径向减法器908的结构。图9A所示的八象限光检测器902沿径向和切向被分为八段，使得内侧的光接收元件比外侧的光接收元件窄。因为内侧的光接收元件能够充分检测从盘反射来的光斑的主瓣，而外侧的光检测元件能够充分检测光斑的旁瓣，所以，能够用八象限光检测器902减小串扰的影响。
图9B所示的径向减法器908从处于八象限光检测器902径向右外侧的光接收元件A1和D1所产生的光接收信号的和中减去处于八象限光检测器902径向左外侧的光接收元件B1和C1所产生的光接收信号的和。
像在图7B所示的设备中一样，在图9B所示的设备中，能够把预定的系数乘以内侧光接收信号，并能够把乘积与外侧的光接收元件所产生的光接收信号相加。
如上参照图7A和7B所描述的那样，当系数比1大得多时，由八象限光检测器902的内侧光接收元件A2和D2产生的光接收信号对加法运算结果贡献较多；在系数比1小得多时，由外侧光接收元件A1和D1产生的光接收信号对加法运算结果贡献更多。
图10是应用按照本发明的检测轨道交叉信号的设备的结构方框图。图10所示的设备包括光拾取器1002、电流/电压变换器1004、径向减法器1006、轨道交叉信号发生器1008、伺服误差检测器1010、伺服控制器1012和光拾取器驱动器1014。
这里，轨道交叉信号发生器1008对应于图5所示的轨道交叉信号发生器520。
在执行轨道搜索操作时，伺服控制器1012用轨道交叉信号发生器520产生的轨道交叉信号和伺服误差检测器1010产生的伺服误差信号把光拾取器1002传送到目标轨道。
如上所述，在按照本发明的轨道交叉信号检测方法中，在光检测器中，把由径向上一分为二的某些光接收元件产生的某些光接收信号从由径向上一分为二的另一些光接收元件产生的另一些光接收信号中减去，而得到RF信号RF0；用RF信号得到轨道交叉信号。在轨距小于光斑大小时，能够产生受相邻轨道引起的串扰影响小的轨道交叉信号。
权利要求
1．一种检测轨道交叉信号的方法，其特征在于，在沿径向一分为二的光检测器中，把由径向上的某些光接收元件产生的某些光接收信号从由径向上的另一些光接收元件产生的另一些光接收信号中减去，而得到RF信号RF0，通过对RF信号RF0的包络二值化而得到轨道交叉信号。
2．一种检测轨道交叉信号的方法，包括如下步骤(a)在沿径向一分为二的光检测器中，把由径向上的某些光接收元件产生的光接收信号从由径向上的另一些光接收元件产生的光接收信号中减去，而得到RF信号RF0；(b)对信号RF0进行AC耦合，来得到信号RF1；(c)保持信号RF1的峰值和谷值，来得到峰值保持信号和谷值保持信号；(d)从峰值保持信号减去谷值保持信号，来得到差分信号RF2；(e)用预定的阈值TH对差分信号RF2的波形进行整形，来得到二值化的脉中信号；并输出二值化的脉中信号来作为轨道交叉信号。
3．根据权利要求2的方法，其特征在于阈值TH是峰值保持信号和谷值保持信号的平均值。
4．根据权利要求2的方法，其特征在于光检测器被沿盘的径向和切向一分为二，具有光接收元件A1、B1、C1和D1；其中，在步骤(a)，把由处于沿径向朝向盘圆周的光接收元件A1和D1产生的光接收信号减去由处于沿径向朝向盘中心的光接收元件B1和C1产生的光接收信号。
5．根据权利要求2的方法，其特征在于光检测器是具有沿盘的径向排列的光接收元件A1、A2、B1和B2的四象限光检测器；其中，在步骤(a)，把由处于沿径向朝向盘圆周的光接收元件A1和A2产生的光接收信号之和减去由处于沿径向朝向盘中心的光接收元件B1和B2产生的光接收信号之和。
6．根据权利要求5的方法，其特征在于在把由内侧光接收元件A2和B2产生的光接收信号乘以预定的系数之后，把由内侧光接收元件A2和B2产生的光接收信号与由外侧光接收元件A1和B1产生的光接收信号相加。
7．根据权利要求6的方法，其特征在于所述系数大于1。
8．根据权利要求6的方法，其特征在于所述系数小于1。
9．根据权利要求2的方法，其特征在于光检测器是具有沿盘的径向排列的光接收元件A1、A2、B1和B2的四象限光检测器；其中，在步骤(a)，把由处于沿径向朝向盘圆周的光接收元件A1产生的光接收信号减去由处于沿径向朝向盘中心的光接收元件B2产生的光接收信号。
10．根据权利要求2的方法，其特征在于光检测器是具有沿盘的径向和切向排列的光接收元件A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1和D2的八象限光检测器；其中，在步骤(a)，把由处于沿径向外侧朝向盘圆周的光接收元件A1和D1产生的光接收信号之和减去由处于沿径向外侧朝向盘中心的光接收元件B1和C1产生的光接收信号之和。
11．一种检测轨道交叉信号的装置，包括径向减法器，用于在沿径向一分为二的光检测器中把由径向上的某些光接收元件产生的某些光接收信号从由径向上的另一些光接收元件产生的光接收信号中减去，而得到RF信号RF0；和轨道交叉信号发生器，用于采用径向减法器把RF信号RF0的包络二值化来得到轨道交叉信号。
12．根据权利要求11的装置，其特征在于所述轨道交叉信号发生器包括产生由AC耦合信号FR0得到信号RF1的电容器；通过保持信号RF1的峰值产生峰值保持信号的峰值保持电路；通过保持信号RF1的谷值产生谷值保持信号的谷值保持电路；把峰值保持信号减去谷值保持信号而产生差分信号RF2的减法器；用预定的阈值TH对差分信号RF2进行整形，来得到二值化的脉中信号并把该脉中信号作为轨道交叉信号输出的波形整形单元。
13．根据权利要求12的装置，其特征在于还包括对峰值保持信号和谷值保持信号取平均值并提供运算结果作为阈值TH的平均值电路。
14．根据权利要求12的装置，其特征在于光检测器是一个具有沿盘的径向和切向排列的光接收元件A1、B1、C1和D1的四象限光检测器，所述径向减法器把由处于沿四象限光检测器径向朝向盘圆周的光接收元件A1和D1产生的光接收信号减去由处于沿四象限光检测器径向朝向盘中心的光接收元件B1和C1产生的光接收信号。
15．根据权利要求12的装置，其特征在于光检测器是具有沿盘的径向排列的光接收元件A1、A2、B1和B2的四象限光检测器，所述径向减法器把由处于沿四象限光检测器径向朝向盘圆周的光接收元件A1和A2产生的光接收信号之和减去由处于沿四象限光检测器径向朝向盘中心的光接收元件B1和B2产生的光接收信号之和。
16．根据权利要求15的装置，其特征在于在把处于四象限光检测器内侧的光接收元件A2和B2产生的光接收信号乘以预定的系数之后，径向减法器把由位于四象限光检测器内侧的光接收元件A2和B2产生的光接收信号与由处于四象限光检测器外侧的光接收元件A1和B1产生的光接收信号相加。
17．根据权利要求16的装置，其特征在于所述系数大于1。
18．根据权利要求16的装置，其特征在于所述系数小于1。
19．根据权利要求12的装置，其特征在于光检测器是具有沿盘的径向排列的光接收元件A1、A2、B1和B2的四象限光检测器，所述径向减法器把由处于沿四象限光检测器径向内侧朝向盘圆周的光接收元件A1产生的光接收信号减去由处于沿四象限光检测器径向内侧朝向盘中心的光接收元件B2产生的光接收信号。
20．根据权利要求12的装置，其特征在于光检测器是具有沿盘的径向和切向排列的光接收元件A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1和D2的八象限光检测器，所述径向减法器把由处于沿八象限光检测器径向外侧朝向盘圆周的光接收元件A1和D1产生的光接收信号之和减去由处于沿八象限光检测器径向外侧朝向盘中心的光接收元件B1和C1产生的光接收信号之和。
全文摘要
一种光学记录/再现设备及检测光拾取器移动方向和搜索轨道之后检测轨道交叉信号的方法。按照该方法,在沿径向一分为二的光检测器中,把由径向上的某些光接收元件产生的某些光接收信号从由径向上的另一些光接收元件产生的另一些光接收信号中减去,而得到RF信号RF0,通过对RF信号RF0的包络二值化而得到轨道交叉信号。在轨道间距小于光斑的大小时,能够产生受相邻轨道串扰影响小的轨道交叉信号。
文档编号G11B7/13GK1298174SQ0012842
公开日2001年6月6日 申请日期2000年9月14日 优先权日1999年9月14日
发明者崔炳浩, 高祯完, 马炳寅, 都台镕, 李太渊, 朴仁植 申请人:三星电子株式会社