专利名称：激光头模块寻轨定位的补偿结构与方法
技术领域：
本发明涉及一种激光头模块寻轨定位的补偿结构与方法，尤指一种当激光头模块因非水平摆置时补偿因为重力关是影响其寻轨定位的补偿结构与方法。
背景技术：
请参考图1，其所绘示为现有激光头模块的寻轨定位结构的方块示意图。在现有激光头模块寻轨定位结构中，首先提供一预设速度信号(此预设速度可为一预定电压)。而比较器14会比较预设速度信号与反馈速度信号之后提供一误差速度信号(此误差速度即为跨轨误差信号，Tracking Error Signal)至微处理器17。微处理器17计算此误差速度信号后将结果输出至反馈控制器19并由反馈控制器产生一速度控制信号(此速度控制信号即为跨轨控制力信号，Tracking Control Effort Signal)至激光头模块12，因此激光头模块12会依据速度控制信号而操作于一实际跨轨速度；并由测量器13量测出实际跨轨速度信号。而实际跨轨速度会经由可调增益(gain)24加权之后成为反馈速度信号。
一般来说，激光头模块的寻轨定位结构中在误差速度信号中，不可避免地一定会包括直流稳态误差(steady state error，ess)。而在现有技术中，此直流稳态误差都可以由微处理器17来做适当的控制，所以不会影响激光头模块的速度控制。即，光驱在水平摆放时，不论激光头模块的速度在加速或减速时，此直流稳态误差的大小都会相同，也即ess+＝ess-(+代表加速，-代表减速)。因此，微处理器17可以很容易的消除光驱水平摆放时造成的直流稳态误差，进而使得激光头模块快速的达成寻轨定位的功能。
然而，当光驱在垂直摆放或是各种角度摆放时，激光头模块在寻轨过程中，其移动惯量会因为光驱非水平摆置而受到影响。举例来说，当光驱的倾斜方向与激光头模块的跨轨方向相同时，激光头模块的跨轨速度将不可避免地因重力在此跨轨方向上的分力所影响，而同样的情况也在跨轨方向与激光头机的倾斜方向不相同时发生。因此，会造成激光头模块的在加速与减速时直流稳态误差的大小不相同，也即ess+≠ess-的情况发中。而现有微处理器17并没有办法完全消除这些直流稳态误差，因此反馈控制器19所产生的速度控制信号会包括尚未完全抵消的直流稳态误差或者抵消大多的直流稳态误差，因而造成激光头模块受到不当的外力干扰，在干扰过大时甚至于造成激光头模块寻轨失败。
总之，由于光驱非水平摆置的情况(需求)越来越频繁，影响激光头模块跨轨速度的可能也越来越高。当激光头模块的跨轨速度由于上述原因而导致误差速度信号内的直流稳态误差偏离干一正常值时(也即，光驱水平摆放时的直流稳态误差ess+或ess-)，可能造成激光头模块所跨越的盘片轨道数大于(或小于)目标轨道数，拉长整个寻轨动作的时间，进而使光驱受到影响。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种激光头模块寻轨定位的补偿结构与方法。利用一前馈控制器的加入，使得误差速度信号内的直流稳态误差维持在一正常值，并在直流稳态误差偏离正常值时，即会进行激光头模块跨轨速度的补偿。借此，本发明的激光头模块跨寻轨定位的补偿结构与方法将以动态逐步修正的方式，在相对较短时间内把光机模块跨轨速度收敛至期望值。
为达成上述的目的，本发明提出一种激光头模块寻轨定位的补偿结构，包括有运算处理控制器用来接收预设速度信号与反馈速度信号相减之后的误差速度信号，并输出第一速度控制信号；前馈控制器用来接收误差速度信号，并根据误差速度信号内的直流稳态误差来产生第二速度控制信号；激光头模块根据第一速度控制信号与第二控制信号的加总来操作于实际跨轨速度，并可被检测出实际跨轨速度信号；以及可调增益，用以加权实际跨轨速度信号而形成反馈速度信号。
为达成上述的目的，本发明是提出一种激光头模块寻轨定位的补偿方法，用以补偿激光头模块操作于实际跨轨速度，包括有下列步骤检测实际跨轨速度，并输出实际跨轨速度信号；以预设速度信号减去加权后的实际跨轨速度信号而得到误差速度信号；处理误差速度信号后输出第一速度控制信号；处理误差速度讯内的直流稳态误差后输出一第二速度控制信号；以及根据第一速度控制信号与第二控制信号的加总来改变激光头模块的实际跨轨速度。
为更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为现有激光头模块的寻轨定位结构的方块示意图；以及图2为本发明的激光头模块寻轨定位的补偿结构的方块示意图。
具体实施例方式
请参阅图2，图2为本发明的激光头模块寻轨定位的补偿结构50的方块示意图。本发明是在现有的结构下提出一前馈式控制器55用以检测误差速度信号内的直流稳态误差，当加减速时的直流稳态误差不相同于一正常值时动作，也即此时的光驱不水平摆放。
本发明的激光头模块寻轨定位的补偿结构50中，首先提供一预设速度信号(此预设速度可为一预定电压)。而比较器54会比较预设速度信号与反馈速度信号之后提供一误差速度信号(此误差速度即为跨轨误差信号，TrackingError Slgnal)至微处理器57。微处理器57计算此误差速度信号后将结果输出至反馈控制器59并由反馈控制器产生一第一速度控制信号(此速度控制信号即为跨轨控制力信号，Tracking Control Effort Signal)。而本发明的前馈控制器55也接收误差速度信号，并且根据误差速度信号中的直流稳态误差的多少来产生第二速度控制信号，而加法器62则输出第一速度控制信号与第二速度控制信号的加总，并输入激光头模块52，因此激光头模块52即会操作于一实际跨轨速度，并由测量器53量测出实际跨轨速度信号。而实际跨轨速度会经由可调增益64加权之后成为反馈速度信号。而本发明的前馈控制器即是为了补偿在光驱非水平摆放时，直流稳态误差的所造成的影响。
举例来说，(I)在预设速度信号大于反馈速度信号时(误差速度信号为正值)，当直流稳态误差过大，代表激光头模块52的速度不足，因此需要正值的第二速度控制信号加总，如此可使得激光头模块52速度更快，而达成减少直流稳态误差至正常值。反之，当直流稳态误差过小，代表激光头模块52的速度过快，此时需要负值的第二速度控制信号加总，如此可使得激光头模块52速度下降，而达成增加直流稳态误差至正常值。(II)在预设速度信号小于反馈速度信号时(误差速度信号为负值)，当直流稳态误差过大，代表激光头模块52的速度太快，因此需要负值的第二速度控制信号加总，如此可使得激光头模块52速度下降，而达成减少直流稳态误差至正常值。反之，当直流稳态误差过小，代表激光头模块52的速度过慢，此时需要正值的第二速度控制信号加总，如此可使得激光头模块52速度上升，而达成增加直流稳态误差至正常值。而在直流稳态为正常值之下，微处理器57即可使得激光头模块快速的达成寻轨定位的功能。而本发明的前馈控制器55是针对激光头模块52的实际跨轨速度进行补偿，使得光驱在非水平摆放时也能够达到正常值的直流稳态误差。
在本发明中，前馈控制器55会持续产生第二速度控制信号56来补偿第一速度控制信号，直到预设速度信号与反馈速度信号(测量器53所量测的激光头模块52的实际跨轨速度信号，经过可调增益64加权所形成)比较之后误差速度信号中的直流稳态误差达到一正常值为止。由于激光头模块52非水平摆置的可能性越来越高，在考虑激光头模块52因为重力而影响跨轨动作的进行，故添加一前馈控制器55用来接收误差速度信号，并依此信号内的直流稳态误差未产生第二速度控制信号56。在没有设置前馈控制器55时，如仅利用反馈控制器59来修正激光头模块52的跨轨速度，将会因系统的稳态误差(steadystate error)不为正常值，使得激光头模块52的跨轨速度与需求不符。增设的前馈控制器55，将可帮助原先不包括此前馈控制器55的系统能获得所需的激光头模块52跨轨速度。测量器53所测得的实际跨轨速度信号反馈至比较器54的闭回路的可调增益64是可依据实际的状况来进行调整，也可以直接以实际跨轨速度信号来当作反馈速度信号，也即可调增益值为1。另外本发明的前馈控制器55与反馈控制器59均可由固件程序(firmware)达成，使得光驱制造商有较大的自由度来对激光头模块52的跨轨速度进行补偿。
由于激光头模块寻轨定位的补偿结构50不可避免地存在稳态误差，同时在考虑激光头模块52于非水平摆置时因为重力在非水平方向分量对直流稳态误差以及实际跨轨速度的影响，将使得激光头模块于进行长程寻轨(long seek)时的实际跨轨速度与所要求的预设速度不符。此时同样用来接收误差速度的前馈控制器55，将可以根据直流稳态误差产生第二速度控制信号来补偿第一速度控制信号用以修正激光头模块52的实际跨轨速度，而与所要求的预设速度能够逐渐地吻合，并产生一正常值的直流稳态误差。因为激光头模块52于长程寻轨时的跨轨速度是以分阶段的加速一定速一以及减速方式实现，故在光驱非水平摆放时，每一速度阶段都有可能因为上述原因而与预设速度不符，在此情况下，前馈控制器55将会持续地产主第二速度控制信号56来加以补偿，直到激光头模块52的实际跨轨速度在反馈的后所产生的直流稳态误差达到正常值为止。换句话说，前馈控制器55等于是一新增的控制路径，随时监控激光头模块52的跨轨速度是否正常，并对其做适当的补偿。则本发明便可实时地降低因为激光头模块52非水平摆置所连带产主的外力干扰，让整个激光头模块52的控制更加地强健(robust)。
前馈控制器55是检测误差速度信号内的直流稳态误差以产生一以电压信号为基础的第二速度控制信号56，此第二速度控制信号56将输入至加法器62与反馈控制器59输出的第一速度控制信号61(同样为一电压信号)加总用以输入至激光头模块52以逐步调整激光头模块52的实际跨轨速度。当预设速度信号与反馈速度信号比较的结果使得直流稳态误差达到一正常值时，前馈控制器55将会停止产主第二速度控制信号56，直到此激光头模块52再度因为不同程度的外力干扰而导致直流稳态误差偏离正常值时再次激活。
相比于现有技术，本发明的激光头模块寻轨定位的补偿结构与方法，是利用固件程序的撰写另外提供一前馈控制器的控制路径，使得尽管直流稳态误差在非水平摆放时会偏离正常值，但加入此馈控制器之后，能在激光头模块于进行长程寻轨时对所可能遭遇到的任何外力干扰(由于碟机非水平摆置所产生，或者其它因素所产生)有更大的抵抗力，也就是说即使是存在干扰激光头模块跨轨速度的变因，但其实际跨轨速度仍然会逐渐被修正至与想要的值相符合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明所做的等效修饰与变化，都应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种激光头模块寻轨定位的补偿结构，其特征在于，它包括有。一运算处理控制器，用来接收一预设速度信号与一反馈速度信号相减之后的一误差速度信号，并输出一第一速度控制信号；一前馈控制器，用来接收该误差速度信号，并根据该误差速度信号内的一直流稳态误差来产生一第二速度控制信号；一激光头模块，根据该第一速度控制信号与该第二控制信号的加总来操作于一实际跨轨速度，并可被检测出一实际跨轨速度信号；以及一可调增益，用以加权该实际跨轨速度信号而形成该反馈速度信号。
2.如权利要求1所述的激光头模块寻轨定位的补偿结构，其特征在于所述的当该直流稳态误差偏离一正常值时，该前馈控制器将持续产生该第二速度控制信号，直到该直流稳态误差到达该正常值为止。
3.如权利要求1所述的激光头模块寻轨定位的补偿结构，其特征在于所述的前馈控制器与该反馈控制器是由一固件程序达成。
4.如权利要求1所述的激光头模块寻轨定位的补偿结构，其特征在于所述的是也于当该激光头模块为非水平摆置。
5.如权利要求1所述的激光头模块寻轨定位的补偿结构，其特征在于，另外包括有上测量器用宋量测该激光头模块的该实际跨轨速度，并输出该实际跨轨速度信号。
6.如权利要求1所述的激光头模块寻轨定位的补偿结构，其特征在于所述的第一速度控制信号与该第二速度控制信号均为一电压信号。
7.一种激光头模块寻轨定位的补偿方法，用以补偿一激光头模块操作于一实际跨轨速度，包括有下列步骤检测该实际跨轨速度，并输出一实际跨轨速度信号；以一预设速度信号减去加权后的该实际跨轨速度信号而得到一误差速度信号；处理该误差速度信号后输出一第一速度控制信号；处理该误差速度讯内之一直流稳态误差后输出一第二速度控制信号；以及根据该第一速度控制信号与该第二控制信号的加总来改变该激光头模块的该实际跨轨速度；其中，当该直流稳态误差偏离一正常值时，该第二速度控制信号会持续产生，直到该直流稳态误差达到该正常值为止。
8.如权利要求7所述的激光头模块寻轨定位的补偿方法，其特征在于，还包括下列步骤；在该误差速度信号为正值之下，当该直流稳态误差大小是大于该正常值时，该第一速度控制信号与该第二速度控制信号的加总是用以增加该实际跨轨速度；以及在该误差速度信号为正值之下，当该直流稳态误差大小是小于该正常值时，该第一速度控制信号与该第二速度控制信号的加总是用以减少该实际跨轨速度。
9.如权利要求7所述的激光头模块寻轨定位的补偿方法，其特征在于，还包括下列步骤在该误差速度信号为负值之下，当该直流稳态误差大小是大于该正常值时，该第一速度控制信号与该第二速度控制信号的加总是用以减少该实际跨轨速度；以及在该误差速度信号为负值之下，当该直流稳态误差大小是小于该正常值时，该第一速度控制信号与该第二速度控制信号的加总是用以增加该实际跨轨速度。
全文摘要
本发明涉及一种激光头模块寻轨定位的补偿结构与方法，是利用闭路控制路径中，误差速度信号内所包括的直流稳态误差的多少来补偿激光头模块因非水平摆放时所造成的影响。而前馈控制器是用来检测直流稳态误差，当直流稳态误差偏离一正常值时，即会进行激光头模块跨轨速度的补偿，直到直流稳态误差达到正常值为止。运用本发明，可解决激光头模块由于未水平摆放时所造成跨越盘片的轨道数大于(或小于)目标轨道数，而拉长整个寻轨动作的时间，或者在干扰过大时造成激光头模块寻轨定位失败。
文档编号G11B21/10GK1501366SQ02149568
公开日2004年6月2日 申请日期2002年11月14日 优先权日2002年11月14日
发明者徐正煜, 符湘益, 李敦介, 陈福祥, 蔡耀州 申请人:建兴电子科技股份有限公司