专利名称：光驱的长程寻轨控制方法及相关系统结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种长程寻轨控制方法，特别涉及一种使用一个剩余轨数、一个感测速度以及一个感测加速度，对一个径向致动器进行适应性比例微分控制的长程寻轨控制方法。
背景技术：
在设计光驱的控制芯片时，对于读取头(pickup head)的控制是一个关键的要点。对于读取头径向移动(radial movement)的控制大致上可以包含有静态追寻(static tracking)、短程寻轨(short seeking)以及长程寻轨(long seeking，有时又被称为long jumping)。在台湾专利公告编号479248的「光驱长程寻轨控制系统及方法」、公告编号514893的「光驱之长程寻轨之控制系统及其方法」、以及美国第6,606,283号「LONG SEEKING METHOD USEDIN AN OPTICAL DISC DRIVE」等等的专利案件中，皆揭露了使用于长程寻轨时的方法及相关的系统结构。
一般而言，对于长程寻轨的操作有以下几种方式是现有技术所采用的(一)使用一个可以直接得知读取头所在位置的步进马达(steppingmotor)，依据读取头所在位置进行长程寻轨的控制。(二)使用开路(openloop)的方式对读取头进行控制。(三)依照所需跨越的轨数产生一个速度规划曲线，依照读取头移动时所产生的跨轨信号(cross-tracking signal)，计算出读取头移动的感测速度，使用速度反馈的方式，比较速度规划曲线与感测速度的差异，对读取头的移动进行控制。
上述的第一种方法必须使用到步进马达，但是相较于以直流电压控制的径向致动器(sled actuator)，步进马达往往具有较高的单价，在成本的考量之下，方法一已经渐渐不被光驱系统设计者所采行了。至于第二种方法，由于每台光驱的机械结构难免都会有微小的差距，也造成了很难做到精准的开路控制。因此目前广为设计者所采用的是上述的第三种方法。
请参阅图1，图1为现有技术的一光驱100的简单方块图。光驱100包含有一个主轴马达(spindle motor)110；一个光盘片120；一个径向致动器130以及一个读取头140，读取头140被可动式的设置(movablyinstalled)在径向致动器130之上，用来读取储存在光盘片120上的数据。一个物镜(object lens)150被设置于读取头140上，用来将读取头140产生的激光射向光盘片120。径向致动器130可带着读取头140在平行光盘片120表面的方向径向的移动。一般而言，当读取头140需要移动超过光盘片120数万轨(CD大约为两万轨，DVD大约为三万轨)以上的距离时，即可称为长程寻轨。
请参阅图2，图2为现有技术的光驱100使用的一长程寻轨控制系统200的示意图。首先，光驱100会先依照长程寻轨所必须移动的轨数(即一个目标移动轨数)，得出一个较佳的速度规划曲线，控制器210会参考速度规划曲线与一个感测速度，产生一个驱动电压，而使用该驱动电压控制径向致动器130的移动(亦即读取头140的移动)。而速度传感器220可依照读取头140移动时所产生的跨轨信号，计算出读取头140移动的感测速度。
上述的方法在目标移动轨数相同时，每一台使用同一型控制芯片的光驱均会产生相同的速度规划曲线，这样的方法并非完全没有问题。在生产光驱的过程中，无法使得每一台被制造出的光驱都具有完全一样的特性，因此每一台不同光驱中的径向致动器在移动时可能会有不同的摩擦力，单一台光驱的有时候径向致动器在内圈与在外圈移动时所面临的摩擦力亦不会相同。因此，使用固定的方式产生所需的速度规划曲线有时候不是最好的作法。另外，在现有技术的系统中，仅会使用感测速度(有时或许会加上感测到的剩余轨数)，作为反馈控制所需的信息，但是有时候这样单纯的反馈控制并不足以精准的进行长程寻轨的控制。以上所述是现有技术所面临的几个主要问题。
发明内容
因此本发明的主要目的在于提供一种使用一个剩余轨数、一个感测速度以及一个感测加速度，对一径向致动器进行适应性比例微分控制的长程寻轨控制方法以及控制系统的结构，以解决现有技术所面临的问题。
根据本发明的申请专利范围，是揭露一种用于一个光驱的长程寻轨控制方法，该光驱包含有一个径向致动器；一个读取头，设置于该径向致动器上，用来读取一个光盘片上所储存的数据；以及一个控制器，用来在一长程寻轨阶段中，控制该径向致动器，以移动该读取头的位置；该长程寻轨控制方法包含有以下步骤(a)计算一个剩余轨数；(b)计算该读取头的一个感测速度；(c)计算该读取头的一个感测加速度；以及(d)利用该控制器，依据该剩余轨数、该感测速度、以及该感测加速度，控制该读取头的移动速度。
根据本发明的又一申请专利范围，是揭露一种设置于一个光驱内的控制系统，用来控制该光驱在长程寻轨时的动作，该光驱包含有一个读取头，用来读取一个光盘片上所储存的数据；该控制系统包含有一个径向致动器，该读取头被设置在该径向致动器上；一个轨数传感器，用来计算一个剩余轨数；一个速度传感器，用来计算该读取头的一个感测速度；一个加速度传感器，用来计算该读取头的一个感测加速度；以及一个控制器，用来依据该剩余轨数、该感测速度以及该感测加速度，控制该读取头的移动速度。
本发明的一个优点在于，使用适应性比例微分控制的方法对径向致动器进行控制，即使对于具有微小差异的光驱，都可以达到精准的控制结果。另外，由于比例微分控制中所使用的参数是会适应性变动的，因此整体系统的控制能力也会因此大为提升。
图1为现有技术一光驱100的简单方块图。
图2为现有技术的光驱100使用的一长程寻轨控制系统200的示意图。
图3为本发明长程寻轨控制系统的较佳实施例示意图。
图4则为本发明用于一光驱的长程寻轨控制方法的较佳实施例流程图。
附图符号说明100 光驱110 主轴马达120 光盘片130、320径向致动器140 读取头150 物镜210、310控制器220、340速度传感器
330轨数传感器350加速度传感器具体实施方式
请参阅图3，图3为本发明长程寻轨控制系统的较佳实施例示意图。长程寻轨控制系统300中包含有一径向致动器320，一读取头(未显示于图上)设置于径向致动器320上，径向致动器320可依据一驱动电压U移动该读取头的所在位置。一轨数传感器330，用来计算一剩余轨数T；一速度传感器340，用来计算该读取头的一感测速度V；一加速度传感器350，用来计算该读取头的一感测加速度A；以及一控制器310，用来依据该目标移动轨数，剩余轨数T，感测速度V，以及感测加速度A，决定出驱动电压U的值，以控制该读取头的移动速度。
与现有技术主要的不同点在于，本发明的系统并不需要依据一目标移动轨数产生出如现有技术的速度规划曲线，进一步控制径向致动器的移动。在本发明所提出的系统结构之下，控制器310仅需依照最初输入的目标移动轨数产生一初始的驱动电压U给径向致动器320，以控制径向致动器320的初始移动(这部分是为开路的控制动作)。在径向致动器320开始移动之后，系统便会转回为闭路的控制，也就是控制器310依照反馈得来的剩余轨数T，感测速度V以及感测加速度A，控制该读取头的移动速度。
另外，在图3所示的实施例中，驱动电压U实质上是感测速度V与感测加速度A的函数，且驱动电压U中，受感测速度V影响的成分为感测速度V乘以第一乘数KP；受感测加速度A影响的成分则为感测加速度A乘以第二乘数KD。如以下的方程式所示方程式1U＝KP·V+KD·A其中，第一乘数KP是一个变量，其值由剩余轨数T及感测速度V所决定；第二乘数KD为一变量，其值由剩余轨数T及感测速度V所决定。因此，由上述可知，本实施例中的长程寻轨控制实际上是一适应性比例微分控制(adaptive PD control)。因此，在长程寻轨时，对于聚焦致动器320的控制会随着剩余轨数T及感测速度V的改变而产生变动。这部分亦与现有技术有显著的不同。
在必须依据剩余轨数T及感测速度V决定第一乘数KP与第二乘数KD时，以下是两种可以被采行的作法。第一种作法是在控制器310内部建立起以剩余轨数T及感测速度V对照到第一乘数KP与第二乘数KD的表格，控制器310只要使用查表的方式即可依照不同的剩余轨数T及感测速度V产生具有不同值的第一乘数KP与第二乘数KD。第二种方法则是使用函数计算的方式，控制器310将不同的剩余轨数T及感测速度V作为函数的输入值，即可产生具有不同值的第一乘数KP与第二乘数KD。无论使用上述哪一种方式，本领域内普通技术人员只要使用实验的方式即可找出较佳的对照表格或是函数形式，故在此不多作赘述。
另外，在找出较佳的对照表格或是函数形式的过程中，系统设计者也可以参考以下几个原则。当剩余轨数T变小时，控制器310即调降第一乘数KP的大小(以减少感测速度V对驱动电压U的影响)，或是将第二乘数KD调大(以增加感测加速度A对驱动电压U的影响)。至于在该感测速度V变大时，控制器310即调降第一乘数KP的大小(以减少感测速度V对驱动电压U的影响)，或是调降第二乘数KD的大小(以减少感测加速度A对驱动电压U的影响)。使用上述的原则所设计出来的系统，在进行长程寻轨控制时，系统会具有不错的精确度。
至于轨数传感器330、速度传感器340以及加速度传感器350的实施方式，则有很多种不同的作法。以轨数传感器330而言，可以使用该读取头移动时所产生的跨轨信号计算出剩余轨数T。另外，也可以使用光盘片上的信息求得所需的剩余轨数T(例如CD片使用Q code，DVD片使用sector ID，空白片则使用Absoluted Time In Pregroove的信息)。而速度传感器340除了可以将剩余轨数T对时间微分以算出感测速度V，亦可以藉由量测跨轨信号产生的频率计算出感测速度V。加速度传感器350除了可以将感测速度V对时间微分以算出感测加速度A，亦可以藉由量测跨轨信号产生的频率相对于时间的变化，计算出感测加速度A。以上所述都是实施上可行的作法。
请参阅图4。图4则为本发明用于一光驱的长程寻轨控制方法的实施例流程图。此处所述的光驱包含有一径向致动器；一读取头，设置于该径向致动器上，用来读取一光盘片上所储存的数据；以及一控制器，用来在一长程寻轨阶段中，控制该径向致动器，以移动该读取头的位置。
在图4中，步骤420、430与440的工作可分别交由一轨数传感器、一速度传感器与一加速度传感器执行。而事实上，这三个步骤不一定要依照图4所示的顺序进行，亦可以不同于图4所示的顺序被执行或甚至同时被执行。另外，步骤450中可以使用上述的方程式1来依据感测速度V以及感测加速度A决定出驱动电压U的值，且步骤440中亦可以包含有一些子步骤，例如当剩余轨数T变小时，利用该控制器调降第一乘数KP的大小或是调大第二乘数KD；当感测速度V变大时，利用该控制器调降第一乘数KP的大小，或是调降第二乘数KD的大小。在进行完上述的子步骤之后，最后再使用方程式1算出驱动电压U的值。如此一来，即可达到适应性比例微分控制的效果。
相较于现有技术中使用固定的控制形式进行长程寻轨的控制工作，本发明在长程寻轨控制中，是使用适应性比例微分控制的方法对径向致动器进行控制，即使对于具有些微差异的光驱，都可以达到精准的控制结果。另外，由于比例微分控制中所使用的参数是会适应性变动的，因此整体系统的控制能力也会因此大为提升。
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，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种用于一个光驱的长程寻轨控制方法，该光驱包含有一个径向致动器；一个读取头，设置于该径向致动器上，用来读取一光盘片上所储存的数据；以及一个控制器，用来于一长程寻轨阶段中，控制该径向致动器，以移动该读取头的位置；该长程寻轨控制方法包含有以下步骤(a)计算一剩余轨数；(b)计算该读取头的一感测速度；(c)计算该读取头的一感测加速度；以及(d)利用该控制器，依据该剩余轨数、该感测速度以及该感测加速度，控制该读取头的移动速度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(d)中，该控制器输出一驱动电压至该径向致动器，以控制该读取头的移动速度，该驱动电压是该感测速度及该感测加速度的函数。
3.如权利要求2所述的方法，其中，该驱动电压中，受该感测速度影响的成分为该感测速度乘以一个第一乘数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在该第一乘数为一变量，其值由该剩余轨数及该感测速度所决定。
5.如权利要求3所述的方法，其中，该方法还包含有(e)当该剩余轨数变小时，利用该控制器调降该第一乘数的大小。
6.如权利要求3所述的方法，其中，该方法还包含有(f)当该感测速度变大时，利用该控制器调降该第一乘数的大小。
7.如权利要求2所述的方法，其中，在该驱动电压中，受该感测加速度影响的成分为该感测加速度乘以一个第二乘数。
8.如权利要求7所述的方法，其中，该第二乘数为一变量，其值由该剩余轨数及该感测速度所决定。
9.如权利要求7所述的方法，其中，该方法还包含有(g)当该剩余轨数变小时，利用该控制器调大该第二乘数的大小。
10.如权利要求7所述的方法，其中，该方法还包含有(h)当该感测速度变大时，利用该控制器调降该第二乘数的大小。
11.如权利要求1所述的方法，其中，该方法还包含有利用该控制器，依据一目标移动轨数输出一初始电压至该径向致动器，以控制该读取头的初始移动。
12.一种设置在一光驱内的控制系统，用来控制该光驱在长程寻轨时的动作，该光驱包含有一读取头，用来读取一光盘片上所储存的数据；该控制系统包含有一个径向致动器，该读取头即设置于该径向致动器上；一个轨数传感器，用来计算一剩余轨数；一个速度传感器，用来计算该读取头的一感测速度；一个加速度传感器，用来计算该读取头的一感测加速度；以及一个控制器，用来依据该剩余轨数、该感测速度以及该感测加速度，控制该读取头的移动速度。
13.如权利要求12所述的控制系统，其中，该控制器产生并输出一驱动电压至该径向致动器，以控制该读取头的移动速度；该驱动电压为该感测速度及该感测加速度的的函数。
14.如权利要求13所述的控制系统，其中，在该驱动电压中，受该感测速度影响的成分为该感测速度乘以一个第一乘数；该第一乘数为一变量，其值由该剩余轨数及该感测速度所决定。
15.如权利要求14所述的控制系统，其中，当该剩余轨数变小时，该控制器即调降该第一乘数的大小。
16.如权利要求14所述的控制系统，其中，当该感测速度变大时，该控制器即调降该第一乘数的大小。
17.如权利要求13所述的控制系统，其中，在该驱动电压中，受该感测加速度影响的成分为该感测加速度乘以一个第二乘数；该第二乘数为一变量，其值由该剩余轨数及该感测速度所决定。
18.如权利要求17所述的控制系统，其中，当该剩余轨数变小时，该控制器即调大该第二乘数的大小。
19.如权利要求17所述的控制系统，其中，当该感测速度变大时，该控制器即调降该第二乘数的大小。
20.如权利要求12所述的控制系统，其中，该控制器依据一目标移动轨数输出一初始电压至该径向致动器，以控制该读取头的初始移动。
全文摘要
一种用于光驱的长程寻轨控制方法，该光驱包含有一个径向致动器；一个读取头，设置于该径向致动器上，用来读取一个光盘片上所储存的数据；以及一个控制器，用来在长程寻轨阶段中，控制该径向致动器，以移动该读取头的位置；该长程寻轨控制方法包含有以下步骤(a)计算一个剩余轨数；(b)计算该读取头的一个感测速度；(c)计算该读取头的一个感测加速度；以及(d)利用该控制器，依据该剩余轨数、该感测速度、以及该感测加速度，控制该读取头的移动速度。
文档编号G11B19/20GK1609963SQ200310102460
公开日2005年4月27日 申请日期2003年10月21日 优先权日2003年10月21日
发明者张鸿祥, 曾德旺 申请人:联发科技股份有限公司