光记录介质读/写设备中的跟踪方法及相应光记录介质读/写设备

摘要

提供一种光记录介质读/写设备的跟踪方法及相应光记录介质读/写设备，为了允许在用于对光记录介质(18)进行读取和/或写入的设备中对光扫描单元(16)所跨越的光记录介质(18)的轨道进行准确的计数，提出从用于根据所谓的微分相位检测方法进行跟踪的相位比较器(1)的一个输出信号或多个输出信号(OUT1、OUT2)获得对应于TZC信号(跟踪过零)的信号以及对应于MZC信号(镜像过零)的信号。

说明书

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的光记录介质读/写设备中的跟踪方法，还涉及一种如权利要求17的前序部分所述的相应光记录介质读/写设备。

一般类型的设备例如公开于EP 0 467 498 A2或者DE 197 23 542 A1。在所述文档中提出一种包括跟踪装置、所谓的四象限检测器、两个求和点以及用于根据所谓的微分相位检测方法(DPD)进行跟踪的相位比较器的设备。四象限检测器的各检测器元件的输出信号分成两对分别提供给两个求和点，并且以这种方式相加。两个求和点的各自输出信号提供给相位比较器，它检测这两个信号之间的相差，并且以与其相关的方式，产生用于控制该设备的跟踪装置的轨道误差信号(跟踪误差信号，TE)。

在传统光记录介质读/写设备中，通过对要跨越的轨道进行计数，准确地执行从一个轨道到另一个轨道的相对大的跳转。为了对光扫描单元的移动方向进行准确计算，产生并估算所谓的TZC信号(Tracking Zero Cross，跟踪过零)和所谓的MZC信号(Mirror Zero Cross，镜面过零)。在这种情况下，TZC信号提供有关目前是否正在跨越轨道的中心或两个轨道之间的中心的信息。MZC信号表示光扫描单元的扫描光束当前是否处于轨道中心的附近。TZC和MZC信号可以用于控制跟踪装置，因为例如只有当MZC信号表示轨道附近同时TZC信号表示当前正在跨越轨道中心时，才利于轨道调节器的切换。

借助于TZC和MZC信号，可以使用轨道计数逻辑装置对所跨越轨道的数目和方向进行计算。根据TZC和MZC两个信号之间的相位，可以得出关于所跨越轨道数目以及扫描光束相对于当前轨道的移动方向和位置的论断。只有在盘放得偏离中心或者驱动器相对于轨道方向发生横向振动的情况下，作为从两个信号间的相位产生的方向信息的结果的计数才可能不正确。在这种情况下，TZC和MZC信号之间的相位关系应该在最大可能的轨道跨越速度范围内有效。如果不能遵循TZC和MZC信号之间的相位关系，则不再能够准确识别方向，并且轨道跳转的准确性在实际中大大降低。

通常，在以前公知的光记录介质读/写设备中，借助于模拟信号处理，即通过滤波和比较器的零点比较，形成TZC和MZC信号。例如EP 0 539 959 A2所述，通过应用前述微分相位检测方法，TZC信号可以从相位比较器的输出信号即轨道误差信号获得，而MZC信号典型地从四象限检测器的各个检测器元件的输出信号的低通滤波和中获得。

TZC和MZC两个信号之间的相位正常为+90°或-90°，其符号由扫描光束相对于轨道的移动方向来确定。然而，由于产生TZC和MZC信号的两个信号路径可以具有不同的时间行为，因此不能自动保证两个信号之间的可靠时间关系。各自使用的记录介质或各自使用的设备光电元件等的特定属性会在TZC和MZC信号之间带来额外的相差。如果该额外相差过度大，则不可能进行准确的跟踪。为了解决这一问题，EP 0 539 959 A2提出将各种延迟电路插入到TZC信号路径中，从而补偿前述额外相差。然而，这种解决方案需要额外的元件，而且不够准确。

因此，本发明基于如下目的：提供一种光记录介质读/写设备中的跟踪方法，以及相应构造的光记录介质读/写设备，最大程度地防止发生TZC和MZC信号之间的额外相位，因此，可以进行准确的轨道计数和跟踪。

本发明的这一目的通过具有如权利要求1所述的特性的方法和具有如权利要求17所述的特性的设备来实现。各项从属权利要求限定本发明的优选和有利实施例。

根据本发明，对应或相当于TZC和MZC信号的信号从用于根据微分相位检测方法进行跟踪的相位比较器的输出信号获得。由于这些信号具有相同的原始信号路径，因此在这两个信号之间不发生任何额外的相差，从而允许对所跨越轨道进行准确的计数，因此进行准确的跟踪，以达到对任何所需光记录介质例如CD、CDI、CD-ROM、DVD、CD-R、CD-RW等进行读取和/或写入的目的。

为了从对应于MZC信号的那个信号获得有关轨道附近的尽可能准确的论断，建议对该信号进行滤波或校正，从而有利地检测不允许在对应于MZC信号的信号中产生脉冲的相位比较器的输入信号边沿序列。该校正信号可以从相位比较器的输入信号获得，并且包含例如记录介质的当前扫描区域是否由于例如划痕或指印而被扰乱的论断，因此，在这种情况下，该校正信号可以在原理上用于控制跟踪装置而与TZC和MZC信号无关。

用于获得前述信号的过程及其对应的信号处理可以采用逻辑电路的形式来实现，并且在集成电路上以集成方式来设计。这样，可以减小外部/模拟元件的所需数目。

下面将参照附图使用优选示例性实施例对本发明进行更详细的描述。

图1示出根据本发明第一示例性实施例的光记录介质读/写设备的简化方框图；

图2示出根据本发明第二示例性实施例的用于产生TZC信号的电路部分的电路图；

图3示出图2所示的第二示例性实施例的输入和输出信号的信号图；

图4示出根据本发明第三示例性实施例的用于产生MZC信号的电路部分的电路图；

图5示出图4所示的第三示例性实施例的情况下的输入和输出信号的信号图；

图6示出根据本发明第四示例性实施例的-图1所示-用于产生校正信号的电路部分的电路图；以及

图7示出图6所示的第四示例性实施例的情况下的输入和输出信号的信号图。

图1示出根据本发明第一示例性实施例的光记录介质读/写设备。

光源13产生通过作为极化分束器(polarizing beam splitter)一部分示出的半透明镜15以及物镜16聚焦在光记录介质18上的光束。准直透镜14位于光源13与镜15之间。入射到光记录介质18上的光束通过凸透镜19反射到四象限检测器20上。四象限检测器20在图1中倾斜90度示出，即以平面图的方式示出，并且包括四个光电检测器元件A、B、C和D。四象限检测器20可以分为相对于光记录介质18的轨道方向处于侧向的两个检测器区域，并且一方面包括检测器元件A和B，而另一方面包括C和D。

物镜16在相对于光记录介质18的径向上根据特定驱动或控制信号由驱动单元17移动。物镜16以及驱动单元17是所示设备的跟踪装置的一部分。光记录介质18设计为盘状，并且通过盘驱动器(图1中未示出)进行旋转。

检测器元件A和C的输出连接到第一求和点21，而检测器元件B和D的输出连接到第二求和点22。相应总和信号A+C与B+D分别作为输入信号IN1和IN2提供给相位比较器或相位检测器1，在其输出端，可以产生根据所谓的微分相位检测方法(DPD方法)确定并且通过图1所示的可控开关2、3以及在输出端与其相连的低通滤波器R1、C1以下面方式获得(tap off)的轨道误差信号TE。

两个输入信号的时间间隔是轨道偏差的衡量尺度。如果扫描光束正好检测轨道的轨道中心，则相位比较器1的输入信号IN1和IN2理想上具有相同的形式或序列。这意味着输入信号IN1和IN2同时具有上升或下降沿。在这种情况下，相位比较器的两个输出保持在低电平“L”，并且开关2、3不闭合。如果扫描光束相对于轨道中心有恒定但微小的偏移，则输入信号IN1和IN2的序列仍然相同，但是边沿不再同时发生。作为例子，如果IN1的正沿或负沿在IN2之前，则输出OUT1将在边沿之间的时间区间内驱动开关2，并且在相反序列的情况下，由输出OUT2驱动开关3。因为IN1和IN2的边沿序列相对于由R1、C1形成的低通滤波器的时间常数快，所以在C1的两端产生与轨道偏差成正比的电压，其中，电压极性指定轨道偏差方向。

正如所述，信号OUT1和OUT2的脉冲长度同样指定扫描光束与轨道中心的偏差。考虑其本身，信号OUT1和OUT2的脉冲长度仅指定轨道偏差的幅度。轨道偏差的方向由两个信号OUT1或OUT2中的输出与轨道偏差成正比的脉冲的信号产生。响应IN1和IN2的相关边沿对，只有相位检测器1的一个输出将产生脉冲。

理想地，到达轨道中心的特征是相位检测器1的两个输出信号OUT1、OUT2不产生任何脉冲。实际上，该状态几乎不会发生。如果扫描光束接近轨道中心，则IN1和IN2的相关边沿的次序在到达轨道中心时将具有相反的趋势。然而，在个别情况下，信号IN1和IN2的序列将不遵循上述趋势。因此，实际上，将RS触发器连接到相位检测器1的两个输出端从而获得TZC信号，是不够的。考虑到到达轨道中心时所发生的不确定性，在轨道中心的附近，RS触发器将随着极性的改变而连续切换。因此，只有通过例如借助于计数器的“滤波”才可能获得确定的TZC信号。

图1所示的计数器4以递增方式对输出OUT1的脉冲计数，并且以递减的方式对输出OUT2的脉冲计数。计数器4构造为其计数器读数不能超出或低于预定值。如果平均起来输出OUT2所出现的边沿比输出OUT1多，则计数器将有减小其计数器读数的趋势。如果计数器读数达到位于其预定计数界限之间的预定值，则这可以通过数字比较器5来确定。如果该预定值低于额定值(undershot)，比较器5改变TZC信号的电平。

上述方法只是一个示例性实施例。显然，还存在其他方法用来统计确定输出OUT1或输出OUT2的边沿数目(例如，每单位时间或者与预定边沿总数的关系)从而允许在实际中可靠地产生TZC信号。

如介绍部分所述，信号OUT1和OUT2的脉冲长度仅指定轨道偏差的幅度。而且，IN1和IN2的相关边沿对将只激活相位检测器1的一个输出，并且产生一个脉冲。通过逻辑或功能6，根据本示例性实施例，结合脉冲长度检测器7获得对应于MZC信号的信号。

脉冲长度检测器7的任务是将与轨道偏差成正比的脉冲的脉冲长度与预定脉冲长度LC进行比较，从而确定当前轨道偏差是否处于轨道附近的预定界限内。如果扫描光束缓慢移向轨道，则作为例子，相位检测器1的输出OUT1的脉冲长度将变得越来越短直到它们降至脉冲长度检测器7的预定脉冲长度为止。脉冲长度检测器7的输出将通过改变其输出信号来对此进行表示。在这种情况下，相位检测器1的另一输出OUT2不显示任何脉冲。

如果扫描光束继续缓慢移动，也就是说越过轨道中心，则相位检测器1的另一输出OUT2的脉冲长度将变得越来越长，直到它们超过脉冲长度检测器7的预定脉冲长度为止，于是脉冲长度检测器7将其输出恢复原状。从而，脉冲长度检测器7的输出产生表示当前轨道偏差处于轨道右边或左边预定界限内的窗口。

由于在介质上存在很多相邻的轨道，因此根据DPD方法获得的轨道误差信号TE为周期信号。作为例子，如果扫描光束移向两个轨道之间的区域(即离开轨道中心)，则相位检测器1的输出信号之一的脉冲长度增大，从而轨道误差信号的值增大。只要扫描光束仍然可以检测它正在离开的轨道，这种状态就会持续。如果扫描光束正好位于两个轨道之间，则因为扫描光束检测来自两个轨道的混合信号，所以IN1和IN2的边沿序列是不确定的。此时，边沿序列看上去相当随机，因此所得到的轨道误差信号返回到小值。

如果扫描光束进一步移向下一轨道，则再次确定起源于下一轨道的数据序列，并且表示轨道偏差的轨道误差信号值此时有效。

如上所述，在轨道之间的扫描期间，因为扫描光束检测来自两个轨道的混合信号，所以IN1和IN2的边沿序列是不确定的。因此，在该区域中也一再产生短脉冲长度，其中，该脉冲长度同样低于脉冲长度检测器7的预定值。但是，为了产生仅识别轨道附近的信号，因此需要例如通过计数器或借助于辅助信号的屏蔽(mask)的“滤波”，下面将对此进行更详细的描述。

如上所述，从轨道中心到两个轨道之间的区域，输入信号的序列不同，这是因为信号IN1和IN2的边沿序列在轨道上相同，并且仅表示与轨道偏差成正比的偏移。然而，在两个轨道之间，信号IN1和IN2的序列相当随机，因为扫描光束检测来自两个轨道的混合信号。此时，不出现IN1和IN2的成对边沿。

图1的示例性实施例示出这可以借助于序列检测器8来确定。序列检测器8识别一个输入信号(例如，信号IN1)的高低序列是否同样地包含在另一信号(例如，IN2)中。在这种情况下，最多允许一个边沿(例如，IN1上)的次序相对于另一边沿(例如，IN2上)改变。如果至少两个边沿相对于所考虑的另一信号连续改变它们的次序，这是对容许次序的违例，并且表示系统处于轨道之间。由于这些禁止次序甚至在轨道之间也不连续发生，因此在这种情况下，也需要借助于计数器或其他技术的“滤波”，从而能够进行更可靠的判定。在原理上，一个可能性是统计估算出现在n个边沿的序列中的禁止边沿次序v，并且在预定值u＝n-v低于额定值的情况下输出一个信号，其中，该信号用来标识轨道之间的区域。这可以例如通过移位寄存器链9₁-9_n和计数器10来完成。

对于每个高低序列，序列检测器8在一个输出端输出计数脉冲。它的第二输出信号指定该最后一个序列是有效还是无效。该有关有效或无效序列的信息由预定长度为n的移位寄存器链9₁-9_n进行延迟。计数器10以递增的方式对在移位寄存器链之前标识为有效的所有序列进行计数，同时无效序列不影响计数器读数。在移位寄存器链之后标识为有效的序列对计数器10递减，并且标记为无效的序列不改变计数器读数。例如，在考虑16个序列的情况下，最大有16个序列可以有效。如果被考虑序列的总数n内的有效序列数n-v低于预定值u，则借助于数字比较器11对此进行检测。因此，比较器11的输出信号QUALITY表示被考虑序列数内的禁止序列数是否低于表示在两个轨道之间扫描的预定值。而且，该信号还可以表示在要回放的介质18上IN1和IN2的边沿次序是否由于划痕等而被扰乱。

同样，信号QUALITY可以用于屏蔽MZC检测器6、7，因为，在特定环境下，所述检测器还对在轨道之间的区域中会发生的短脉冲长度反应。

当然，还存在其他设计方法来统计估算无效边沿数(例如，每单位时间，或者与预定边沿总数的关系)。

根据图1产生的信号TE、TZC、MZC和QUALITY全可以用作跟踪的基础，或者用作驱动单元17的控制信号。

图2进一步示出包括或门30、与门31、与非门32、非门33、异或门34、或非门35、驱动器36和D触发器37的用于产生TZC信号的TZC检测器的示意性示例实施例。

在图2中同样示出的相位检测器1的输出首先输入由两个或非门构成的RS触发器。所述触发器的输出QOUTQ表示相位检测器输入端的各自当前信号边沿对的次序的符号。如果输出QOUTQ为“H”，则IN1的边沿在IN2之前。如果输出QOUTQ为“L”，则信号IN1和IN2的次序相反。该方向信息控制3位递增/递减计数器4的计数方向。该计数器根据计数方向，对出现在IN2或IN1上的每个边沿进行递增或递减计数。在所示例子中，至少需要8个连续相同次序的边沿才使得计数器从0计数到7，或者相反。如前所述，轨道中心附近的边沿次序是不一致的。从而会改变所述RS触发器的输出。然而，如果平均起来特定次序的边沿比另一次序的边沿多8个，则计数器4将达到计数器读数0或7。如果计数器4达到其下限，则它对另一RS触发器5置位；当达到上限时对RS触发器5复位。计数器4和第二RS触发器5如同TZC信号的开关行为中的滞后一样相互作用，并且允许可靠地表示已超过轨道中心。在这种情况下，RS触发器5和连接到上游的门对应于图1所示的数字比较器。

图3是作为例子示出图2所示电路的输入和输出信号IN1、IN2、ENA、SGN、QOUTQ、TZC、Q0...Q2的信号图。

图1和图2所示的相位比较器只构成一个示例性实施例。例如，相位比较器的输出信号可以表示时差幅度(如图3的信号ENA)和符号/极性(如图3的符号SGN)，或者在根据输入信号的次序两个输出端只有一个处于活动状态的每种情况下长度对应于时差的脉冲(如图5所述的下述信号OUT1和OUT2)。特别地，相位比较器1可以采用数字相位比较器的形式来构造，其中，它将两个输入信号之间的时差作为数字带符号值而不是可变脉冲长度转发给下一级。

图4包括与图1相比经过改善的MZC检测器的一个示例性实施例。相位检测器1在此用一个方框表示。与用于信号OUT1和OUT2的公共脉冲长度检测器-图1所述-的解决方案不同，在图4中便用两个脉冲长度检测器7(通过单稳态多谐振荡器实现)。单稳态多谐振荡器7的各自输出表示当前测量的OUT1和OUT2的脉冲长度是否超出或低于单稳态多谐振荡器7所预定的脉冲长度。例如，信号1_LONG_M表示信号IN1的边沿是否发生在信号IN2的边沿之前，但是处于第一单稳态多谐振荡器所预定的时间周期(＝OUT1的脉冲长度)内。这同样应用于在IN1和IN2的边沿相反次序情况下的2_LONG_M。

以类似于图2所示的TZC检测器的方式，在这种情况下也通过计数器23和RS触发器24产生滞后，从而避免MZC信号在预定脉冲长度的附近连续改变。作为其一部分，从信号SHORT1和SHORT2即两个RS触发器24的输出信号的逻辑与组合形成MZC信号。

图5是作为例子示出图4所示电路的输入和输出信号的信号图。

图6示出用于产生已经参照图1说明的信号QUALITY的信号质量检测器的示意性示例实施例。

最重要的部件是序列检测器8。它的任务是识别信号IN1和IN2相互之间的缺失循环或不正确序列，如上所述(见图1)。对于两个输入信号的每个高低序列，序列检测器8在输出端T1输出计数脉冲。它的第二输出信号X0指定该最后一个序列是有效还是无效。该有关有效或无效序列的信息由例如一连串的4个移位寄存器进行延迟。对于T1的每个下降沿，计数器10(2位计数器)以递增的方式对在移位寄存器链之前标识为有效的所有序列进行计数，同时无效序列不影响计数器读数。在T1的下降沿的情况下，在移位寄存器链之后标识为有效的序列对计数器10递减，并且标记为无效的序列不改变计数器读数。控制信号CNTENA和CNTUP激活该行为。

该计数器读数再现被考虑的信号IN1和IN2序列中有多少正确。在图6所示的例子中，因为在移位寄存器X1到X4中最大可以存储四个有效序列，所以计数器10可以采用0...3的值。

2位比较器11对当前有效序列数是否低于预定值进行解码。在图6的例子中，要将信号QUALITY设为“H”电平，所有序列都必须正确。

图7再次示出图6所示信号的示例性信号图。

换句话说，根据本发明，为了允许在用于对光记录介质18进行读取和/或写入的设备中对光扫描单元16所跨越的光记录介质18的轨道进行准确的计数，提出从用于根据所谓的微分相位检测方法进行跟踪的相位比较器1的一个输出信号或多个输出信号(OUT1、OUT2)获得对应于TZC信号(跟踪过零)的信号以及对应于MZC信号(镜像过零)的信号。

最后，需要指出的是图2、图4和图6所示的是简化的示例性实施例，它们为简单起见包含位数小的计数器和移位寄存器。但是，在实际中，最好使用较大位数以产生明确TZC、MZC和QUALITY信号。所需复杂度依赖于光扫描器的类型及其相对于相位比较器1的输入信号的信号质量。