專利名稱：光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種光驅(qū)軌伺服((Tracking Servo)系統(tǒng)及方法，特別有關于一種改善循軌性能的循軌伺服系統(tǒng)及方法。
由于電子化信息時代的來臨，對于具有高容量的可攜式數(shù)字儲存媒體的需求也與日俱增，早期普遍被使用的軟盤(floppy disk)所能提供的儲存容量已不敷需求。因此，具有高儲存容量、便于攜帶等特性的光學儲存媒體及儲存裝置便迅速地被廣泛使用，如光驅(qū)(CD-ROMdrive)、刻錄機(CD-R drive)及LD(Laser Disc)播放器等等。
在上述的光學儲存媒體中，數(shù)字資料均是被記錄在一圓盤狀的光盤片(Optical Disk)上，此種光盤上具有成同心螺旋狀的資料軌(Information Track)，數(shù)字資料即藉由在資料軌上形成具有不同光學反差(Optical Contrast)性質(zhì)的區(qū)段加以記錄。在資料軌上讀取或?qū)懭胭Y料時，光驅(qū)或刻錄機會將光盤片旋轉(zhuǎn)，并藉由光學讀寫頭(pick uphead)的透鏡(lens)在資料軌上投射及吸收光束(light beam)而進行資料的讀取或?qū)懭?。此時，由于資料軌成螺旋狀而由光盤片靠中心一側(cè)向外側(cè)旋出，因此不論在讀取或?qū)懭胭Y料時，光驅(qū)或刻錄機都必需使讀寫頭能夠隨著光盤片的旋轉(zhuǎn)而從光盤片的中心向外側(cè)移動，以使讀寫頭能夠正確地對準資料軌的中心，此種讀寫頭的運動一般被稱為循軌運動(Track-following)，而其運動方向被稱為循軌方向(Trackingdirection)，同時光驅(qū)或刻錄機中控制此種動作的系統(tǒng)則被稱為循軌伺服系統(tǒng)(Tracking Servo System)。


圖1顯示了一光驅(qū)或刻錄機讀寫頭與光盤片旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的剖面示意圖。光盤片11具有一螺旋狀的資料軌111，被放置于一旋轉(zhuǎn)器12上藉以進行旋轉(zhuǎn)。讀寫頭13則具有一透鏡131及使透鏡進行細微循軌運動的微調(diào)促動器(actuator)132。另外，粗調(diào)促動器14則輔助讀寫頭13進行較長距離的循軌運動以輔助微調(diào)促動器132的不足。
圖2顯示了在傳統(tǒng)中，上述光驅(qū)或刻錄機使用的循軌伺服系統(tǒng)的方塊圖。圖2中與圖1相同的組件使用相同的符號。循軌伺服系統(tǒng)2是一封閉回路(closed loop)，包括一微調(diào)控制器211、一微調(diào)驅(qū)動器212、微調(diào)促動器132、一粗調(diào)控制器221、一粗調(diào)驅(qū)動器222、粗調(diào)促動器14、一光學傳感器23及一放大器24。
光學傳感器23可感測出讀寫頭13與資料軌111中心的位置偏差量而產(chǎn)生一循軌誤差信號TES(Tracking Error Signal)，藉此將位置偏差量輸出，同時使TES信號經(jīng)過放大器24放大再輸入至微調(diào)控制器211。
微調(diào)控制器211接收被放大的TES信號后，產(chǎn)生一與位置偏差量線性相關(兩變量的關系可在坐標上成一直線)的微調(diào)控制量，并藉由一微調(diào)控制信號FCS輸出至微調(diào)驅(qū)動器212。微調(diào)驅(qū)動器212接收微調(diào)控制信號FCS后輸出一微調(diào)驅(qū)動信號FDS至微調(diào)促動器132，使微調(diào)促動器132產(chǎn)生一微調(diào)推動力推動讀寫頭13位移，其中微調(diào)推動力的大小與微調(diào)控制信號FCS輸出的微調(diào)控制量亦成線性相關。
粗調(diào)控制器221則接收微調(diào)控制器211輸出的微調(diào)控制信號FCS，由于其取樣頻率低于微調(diào)控制器211的取樣頻率，因此對微調(diào)控制信號FCS具有低通過濾(low-pass filtering)的效果。如此，產(chǎn)生一可輸出一粗調(diào)控制量的粗調(diào)控制信號CCS。粗調(diào)驅(qū)動器222接收粗調(diào)控制信號CCS后輸出一粗調(diào)驅(qū)動信號CDS至粗調(diào)促動器14，使粗調(diào)促動器14產(chǎn)生一粗調(diào)推動力推動讀寫頭13位移，其中粗調(diào)推動力的大小與粗調(diào)控制信號CCS輸出的粗調(diào)控制量亦成線性相關。
上述傳統(tǒng)的循軌伺服系統(tǒng)存有讀寫頭無法與資料軌中心對準的問題。由于粗調(diào)促動器在推動讀寫頭進行循軌運動時，機械作動機構(gòu)間存有靜摩擦力，粗調(diào)促動器所產(chǎn)生的粗調(diào)推動力必需先克服此一靜摩擦力后才有可能推動讀寫頭運動，而此一克服靜摩力的粗調(diào)推動力必需在光學傳感器感測到讀寫頭與資料軌中心具有偏差而輸出循軌誤差信號后始能產(chǎn)生，造成讀寫頭始終與資料軌中心無法對準，這種情況對刻錄機來說，會導致寫入光盤片中資料的抖動(jitter)過大，降低刻錄的品質(zhì)。
上述的問題可藉由提高粗調(diào)控制器的增益(gain)來加大粗調(diào)推動力而減小讀寫頭與資料軌中心的位置偏差，但由于整個系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，過度提高粗調(diào)控制器的增益將會使整個系統(tǒng)無法快速收斂而呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此其效果有限。
上述的問題亦可以藉由降低粗調(diào)促動器的帶動齒輪比來減小靜摩擦力所造成的影響，但降低帶動齒輪比卻會使光驅(qū)或刻錄機的讀取跳軌時間變得非常冗長。
因此，本發(fā)明提供一種光驅(qū)循軌伺服(Tracking Servo)系統(tǒng)及方法，能夠在合理齒輪比的條件下來維持透鏡對準資料軌中心，降低抖動的產(chǎn)生。
本發(fā)明的一目的在于提供一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)，用以控制光學讀寫頭對資料軌進行循軌運動，包括感測裝置、控制裝置、決策裝置及動力裝置。其中，感測裝置感測并輸出光學讀寫頭與資料軌中心的位置偏差量?？刂蒲b置接收位置偏差量而產(chǎn)生與位置偏差量成線性關系的控制量。決策裝置接收位置偏差量，當位置偏差量不為零時輸出與位置偏差量成非線性關系的修正量。動力裝置則接收控制量與修正量并產(chǎn)生推動力推動該光學讀寫頭，其所產(chǎn)生的推動力與控制量及修正量的和成線性關系。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)，用以控制光學讀寫頭對資料軌進行循軌運動，包括感測裝置、第一及第二控制裝置、決策裝置及第一及第二動力裝置。其中，感測裝置感測并輸出光學讀寫頭與資料軌中心的位置偏差而藉由一誤差信號輸出。第一控制裝置接收誤差信號而產(chǎn)生與誤差信號成線性關系的第一控制信號。第二控制裝置，接收并低通過濾第一控制信號而產(chǎn)生一第二控制信號。決策裝置接收誤差信號，當光學讀寫頭與資料軌中心存有位置偏差時輸出與誤差信號成非線性關系的修正信號。第一動力裝置接收第一控制信號而產(chǎn)生與第一控制信號成線性關系的第一推動力推動光學讀寫頭。第二動力裝置接收第一控制信號與修正信號而產(chǎn)生第二推動力推動光學讀寫頭，其中第二推動力與第一控制信號及修正信號的和成線性關系。
本發(fā)明又另一目的在于提供一種光驅(qū)循軌方法，用以控制光學讀寫頭對資料軌進行循軌運動，包括以下步驟。首先，感測并產(chǎn)生光學讀寫頭與資料軌中心的位置偏差量。接著，產(chǎn)生與位置偏差量成線性關系的控制推動力。再來，當位置偏差量不為零時產(chǎn)生與位置偏差量成非線性關系的修正推動力。最后，以控制及修正推動力的和推動光學讀寫頭。
本發(fā)明通過以下技術措施達到一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)，用以控制一光學讀寫頭對一資料軌進行循軌運動，包括一感測裝置，感測并輸出該光學讀寫頭與該資料軌中心的一位置偏差量；一控制裝置，接收該位置偏差量而產(chǎn)生一與該位置偏差量成線性關系的控制量；一決策裝置，接收該位置偏差量，當該位置偏差量不為零時輸出一與該位置偏差量成非線性關系的修正量；一動力裝置，接收該控制量與修正量并產(chǎn)生一推動力推動該光學讀寫頭，其中該推動力與該控制量及修正量的和成線性關系。
一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)，用以控制一光學讀寫頭對一資料軌進行循軌運動，包括一感測裝置，感測并輸出該光學讀寫頭與該資料軌中心的位置偏差而藉由一誤差信號輸出；一第一控制裝置，接收該誤差信號而產(chǎn)生一與該誤差信號成線性關系的第一控制信號；一第二控制裝置，接收并低通過濾該第一控制信號而產(chǎn)生一第二控制信號；一決策裝置，接收該誤差信號，當該光學讀寫頭與該資料軌中心存有位置偏差時輸出一與該誤差信號成非線性關系的修正信號；一第一動力裝置，接收該第一控制信號而產(chǎn)生一與該第一控制信號成線性關系的第一推動力推動該光學讀寫頭；一第二動力裝置，接收該第一控制信號與該修正信號而產(chǎn)生一第二推動力推動該光學讀寫頭，其中該第二推動力與該第一控制信號及修正信號的和成線性關系。
一種光驅(qū)循軌方法，用以控制一光學讀寫頭對一資料軌進行循軌運動，包括以下步驟
感測并產(chǎn)生該光學讀寫頭與該資料軌中心的一位置偏差量；產(chǎn)生一與該位置偏差量成線性關系的控制推動力；當該位置偏差量不為零時產(chǎn)生一與該位置偏差量成非線性關系的修正推動力；以該控制及修正推動力的和推動該光學讀寫頭。
本發(fā)明是關于一種光驅(qū)軌伺服((Tracking Servo)系統(tǒng)及方法，特別有關于一種改善循軌性能的循軌伺服系統(tǒng)及方法，在不降低帶動齒輪比的情況下，以改變電路系統(tǒng)的方式減低光盤刻錄機在記錄資料時所產(chǎn)生的抖動(jitter)。
本發(fā)明藉由在傳統(tǒng)的循軌伺服系統(tǒng)中提供一決策裝置，此決策裝置利用模糊控制或邏輯條件式運算出一修正量輔助粗調(diào)促動器出力，且此輔助出力的大小與位置偏差量成非線性相關，不但增加了粗調(diào)促動器的推動力也不會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
以下，就圖式說明本發(fā)明的一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)及方法的實施例。
圖1是一光驅(qū)讀寫頭與光盤片旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的剖面示意圖；圖2是一傳統(tǒng)循軌伺服系統(tǒng)的方塊圖；圖3是本發(fā)明的循軌伺服系統(tǒng)的一實施例的方塊圖；圖4顯示本發(fā)明的循軌伺服系統(tǒng)中決策裝置的判斷方法；圖5是本發(fā)明的光驅(qū)循軌方法的一實施例的流程圖。
符號說明11～光盤片； 111資料軌；12～旋轉(zhuǎn)器； 13～讀寫頭；131～透鏡； 132～微調(diào)促動器；14～粗調(diào)促動器； 211～微調(diào)控制器；212～微調(diào)驅(qū)動器； 221～粗調(diào)控制器；222、223～粗調(diào)驅(qū)動器；23～光學傳感器；24～放大器； 25～決策裝置。
實施例圖3顯示了本實施例的方塊圖。圖3中與圖2中相同的組件使用相同的符號。
循軌伺服系統(tǒng)3是一封閉回路(closed loop)，包括一微調(diào)控制器211、一微調(diào)驅(qū)動器212、微調(diào)促動器132、一粗調(diào)控制器221、一粗調(diào)驅(qū)動器223、粗調(diào)促動器14、一光學傳感器23、一放大器24及一決策裝置31。
光學傳感器23可感測出讀寫頭13與資料軌111中心的位置偏差量而產(chǎn)生一循軌誤差信號TES(Tracking Error Signal)，藉此將位置偏差量輸出，同時使TES信號經(jīng)過放大器24放大再輸入至微調(diào)控制器211。
微調(diào)控制器211接收被放大的TES信號后，產(chǎn)生一與位置偏差量線性相關(兩變量的關系可在坐標上成一直線)的微調(diào)控制量，并藉由一微調(diào)控制信號FCS輸出至微調(diào)驅(qū)動器212。微調(diào)驅(qū)動器212接收微調(diào)控制信號FCS后輸出一微調(diào)驅(qū)動信號FDS至微調(diào)促動器132，使微調(diào)促動器132產(chǎn)生一微調(diào)推動力推動讀寫頭13位移，其中微調(diào)推動力的大小與微調(diào)控制信號FCS輸出的微調(diào)控制量亦成線性相關。
粗調(diào)控制器221則接收微調(diào)控制器211輸出的微調(diào)控制信號FCS，由于其取樣頻率低于微調(diào)控制器211的取樣頻率，因此對微調(diào)控制信號FCS具有低通過濾(low-pass filtering)的效果。如此，產(chǎn)生一可輸出一粗調(diào)控制量的粗調(diào)控制信號CCS。
決策裝置25自放大器24接收被放大的TES信號，經(jīng)由一判斷方法(容后再述)，使用邏輯條件式或模糊控制法決定一修正量，再藉由一修正信號CRS輸出至粗調(diào)驅(qū)動器223。
圖3中的粗調(diào)驅(qū)動器223與圖2中的粗調(diào)驅(qū)動器222的不同在于其具有同時接收粗調(diào)控制信號CCS及修正信號CRS的功能，而輸出一粗調(diào)驅(qū)動信號CDS至粗調(diào)促動器14，使粗調(diào)促動器14產(chǎn)生一粗調(diào)推動力推動讀寫頭13位移，其中粗調(diào)推動力的大小與粗調(diào)控制信號CCS輸出的粗調(diào)控制量及修正信號CRS輸出的修正量和成線性相關。粗調(diào)驅(qū)動器223可藉由一加法裝置(圖未顯示)達成此一功能。
圖4顯示圖3的循軌伺服系統(tǒng)3中決策裝置25的判斷方法。首先在步驟41中，決策裝置25預存有一參考電壓值VREF。參考電壓值VREF是當讀寫頭與資料軌中心對準時，TES信號所產(chǎn)生的電壓值。決策裝置25判斷TES信號的電壓值是否等于參考電壓值VREF(意即讀寫頭與資料軌中心是否對準)，當TES信號的電壓值等于參考電壓值VREF時則在步驟42不輸出修正量(意即修正量為零)，接著在下一個取樣點重新執(zhí)行步驟41；而當TES信號的電壓值等于參考電壓值VREF時則在步驟43判斷TES信號的電壓值是否大于參考電壓值VREF。當TES信號的電壓值大于參考電壓值VREF時(意即讀寫頭的位置不及資料軌中心，位置偏差量為正)，則至步驟44決定一修正量以增加粗調(diào)促動器14的推動力；而當TES信號的電壓值小于參考電壓值VREF時(意即讀寫頭的位置超越資料軌中心，位置偏差量為負)，則至步驟44決定一修正量以減小粗調(diào)促動器14的推動力。接著，再于下一個取樣點重復此一流程。
圖5是本發(fā)明的光驅(qū)循軌方法的一實施例的流程圖。首先，在步驟51感測并產(chǎn)生光學讀寫頭與一光盤片資料軌中心的位置偏差量。接著，在步驟52產(chǎn)生與位置偏差量成線性關系的控制推動力。再來，在步驟53當位置偏差量不為零時使用邏輯條件式或模糊控制法產(chǎn)生與位置偏差量成非線性關系的修正推動力。最后，在步驟54，利用控制及修正推動力的和推動光學讀寫頭。
綜上所述，本發(fā)明提出一改善循軌性能的循軌系統(tǒng)及方法，在傳統(tǒng)的循軌系統(tǒng)及方法中增加一決策裝置，取得代表讀寫頭位置偏差量的循軌誤差信號，使用模糊控制或邏輯條件式來運算，適時輔以粗調(diào)馬達出力，補正讀寫頭偏位，使讀寫頭在讀寫過程中能經(jīng)常保持對軌狀態(tài)。本發(fā)明經(jīng)實驗結(jié)果證實可改善抖動的時間值達數(shù)奈秒。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求并結(jié)合說明書和附圖為準。
權利要求
1.一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)，用以控制一光學讀寫頭對一資料軌進行循軌運動，其特征在于所述系統(tǒng)包括一感測裝置，感測并輸出該光學讀寫頭與該資料軌中心的一位置偏差量；一控制裝置，接收該位置偏差量而產(chǎn)生一與該位置偏差量成線性關系的控制量；一決策裝置，接收該位置偏差量，當該位置偏差量不為零時輸出一與該位置偏差量成非線性關系的修正量；一動力裝置，接收該控制量與修正量并產(chǎn)生一推動力推動該光學讀寫頭，其中該推動力與該控制量及修正量的和成線性關系。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述資料軌位于一光盤片上。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述感測裝置是一光學傳感器。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光學讀寫頭包括一透鏡。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述感測裝置藉由一循軌誤差信號將該位置偏差量輸出。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置藉由一控制信號將該控制量輸出。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述決策裝置藉由一修正信號輸出該修正量。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于位置偏差量為正時，該修正量使該動力裝置推動力增加，當所述位置偏差量為負時，該修正量使該動力裝置推動力減小。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述決策裝置藉由模糊控制法運算出該修正量。
10.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述決策裝置藉由邏輯條件式運算出該修正量。
11.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述動力裝置包括一驅(qū)動電路及一促動器，該驅(qū)動電路接收該控制量與修正量而輸出一驅(qū)動信號至該促動器，使該促動器產(chǎn)生該推動力。
12.一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng)，用以控制一光學讀寫頭對一資料軌進行循軌運動，其特征在于所述系統(tǒng)包括一感測裝置，感測并輸出該光學讀寫頭與該資料軌中心的位置偏差而藉由一誤差信號輸出；一第一控制裝置，接收該誤差信號而產(chǎn)生一與該誤差信號成線性關系的第一控制信號；一第二控制裝置，接收并低通過濾該第一控制信號而產(chǎn)生一第二控制信號；一決策裝置，接收該誤差信號，當該光學讀寫頭與該資料軌中心存有位置偏差時輸出一與該誤差信號成非線性關系的修正信號；一第一動力裝置，接收該第一控制信號而產(chǎn)生一與該第一控制信號成線性關系的第一推動力推動該光學讀寫頭；一第二動力裝置，接收該第一控制信號與該修正信號而產(chǎn)生一第二推動力推動該光學讀寫頭，其中該第二推動力與該第一控制信號及修正信號的和成線性關系。
13.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述資料軌位于一光盤片上。
14.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述感測裝置是一光學傳感器。
15.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光學讀寫頭包括一透鏡。
16.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述誤差信號是一循軌誤差信號。
17.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一控制裝置是一微調(diào)控制器。
18.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第二控制裝置是一粗調(diào)控制器。
19.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于當所述光學讀寫頭與該資料軌中心對準時該誤差信號具有一參考電壓。
20.如權利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于當所述誤差信號的電壓大于該參考電壓時，該修正信號使該第二動力裝置的第二推動力增加，當該誤差信號的電壓小于該參考電壓時，該修正信號使該第二動力裝置的第二推動力減小。
21.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述決策裝置藉由模糊控制法產(chǎn)生該修正信號。
22.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述決策裝置藉由邏輯條件式產(chǎn)生該修正信號。
23.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一動力裝置包括一第一驅(qū)動電路及一第一促動器，該第一驅(qū)動電路接收該第一控制信號而輸出一第一驅(qū)動信號至該第一促動器，使該第一促動器產(chǎn)生該第一推動力。
24.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第二動力裝置包括一第二驅(qū)動電路及一第二促動器，該第二驅(qū)動電路接收該第二控制信號及該修正信號而輸出一第二驅(qū)動信號至該第二促動器，使該第二促動器產(chǎn)生該第二推動力。
25.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一促動器是一微調(diào)促動器。
26.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第二促動器是一粗調(diào)促動器。
27.一種光驅(qū)循軌方法，用以控制一光學讀寫頭對一資料軌進行循軌運動，包括以下步驟感測并產(chǎn)生該光學讀寫頭與該資料軌中心的一位置偏差量；產(chǎn)生一與該位置偏差量成線性關系的控制推動力；當該位置偏差量不為零時產(chǎn)生一與該位置偏差量成非線性關系的修正推動力；以該控制及修正推動力的和推動該光學讀寫頭。
28.如權利要求27所述的方法，其特征在于所述資料軌位于一光盤片上。
29.如權利要求27所述的方法，其特征在于所述光學讀寫頭包括一光學鏡頭。
30.如權利要求27所述的方法，其特征在于所述修正推動力的值藉由模糊控制法得到。
31.如權利要求27所述的方法，其特征在于所述修正推動力的值藉由邏輯條件式得到。
全文摘要
一種光驅(qū)循軌伺服系統(tǒng),用以控制光學讀寫頭對資料軌進行循軌運動,包括:感測裝置、控制裝置、決策裝置及動力裝置。其中,感測裝置感測并輸出光學讀寫頭與資料軌中心的位置偏差量?？刂蒲b置接收位置偏差量而產(chǎn)生與位置偏差量成線性關系的控制量。決策裝置接收位置偏差量,當位置偏差量不為零時輸出與位置偏差量成非線性關系的修正量。動力裝置則接收控制量與修正量并產(chǎn)生推動力推動該光學讀寫頭,其所產(chǎn)生的推動力與控制量及修正量的和成線性關系。
文檔編號G11B7/09GK1381840SQ01110490
公開日2002年11月27日 申請日期2001年4月16日 優(yōu)先權日2001年4月16日
發(fā)明者蔡清雄, 陳建達, 林孟璋 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司