CN1275238C - 读取光学记录媒体的跳轨装置及其位置侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种读取光学记录媒体的跳轨装置及其位置侦测方法，该装置可将激光束的光点由盘片上目前轨道移动到目标轨道，并于跳轨的过程中，可稳定且准确地控制跨轨速度与位置；此外，在锁轨时，跨轨速度可以被准确地控制在轨道伺服环路的控制范围之内，将不会影响到伺服控制环路的稳定性；在轨道位置侦测部分，该装置采用混和式轨道侦测方法，根据轨道误差信号与聚焦总和信号的线性区域部分来转换产生轨道位置。

Description

读取光学记录媒体的跳轨装置及其位置侦测方法

技术领域

本发明涉及一种跳轨装置，特别是涉及一种利用光学将数据存储在一具有轨道的记录媒体，并稳定且准确地控制其在跨轨读取数据时的跨轨速度与位置。

背景技术

随着光盘盘片的密度越来越高，盘片的轨(track pitch)越来越小，轨道误差信号(轨道误差信号，TES)所能提供的锁轨范围(pull-in range)也越来越窄，将使得跳轨(track jump)在锁轨(pull-in)时的困难度提高。因此，在锁轨时，跨轨速度(track cross velocity)的控制就变得非常重要，如果在锁轨时，跨轨速度超过了轨道伺服环路(tracking servo loop)的控制频宽范围(control band)，将造成激光束的光点无法定位在目标轨道，必须要再一次的跳轨，使得读取时间增加，更严重时将影响到轨道伺服环路的稳定性。

为了避免上述问题，在美国专利5497360与美国专利5566148中，提出了一种跳轨装置，该装置可侦测跳轨时的跨轨速度，并利用一个预设的参考速度(predetermined reference velocity profile)以及一稳定控制器(stabilization controller)来控制跳轨时的跨轨速度，使得跨轨速度与参考速度之间的误差量可以被最小化。该装置侦测跨轨速度的方法是以轨道误差信号与射频涟波信号(radio frequency ripple signal)或聚焦总和信号(focus sum signal)的数字化零阶跨越信号(digitized zero cross signal)为来源，计算跨轨时数字化零阶跨越信号的时间周期(time period)来得到跨轨速度，并搭配频率控制的方式来作封闭环路控制(close loop control)。美国第5497360号专利与第5566148号专利所提出的跳轨装置由于在跨轨速度的控制上采用封闭环路控制，因此在跳轨过程中的跨轨速度可以被控制在较为接近参考速度的范围。

但这种方式也有其它问题，例如，跨轨速度必须要在数字化零阶跨越信号发生零阶跨越时才可以侦测到，因此侦测延迟时间非常严重。此外当跨轨速度较慢时，会造成数字化零阶跨越信号发生零阶跨越的周期降低，即频率控制的取样频率下降而限制了跳轨装置的控制频宽，相对使跳轨装置较容易受到外部干扰影响，如盘片的偏心特性以及光学读取头驱动机构摩擦力状态的改变等。

此外，由于跨轨速度不是固定的，将造成频率控制的取样频率不是固定，进而造成在跨轨速度的控制上容易产生较大的超越现象(overshoot)与稳态误差(steady state error)，使得在锁轨时跨轨速度无法准确地控制在轨道伺服环路的控制频宽范围之内，从而影响到轨道伺服环路的稳定性，造成激光束的光点无法定位在目标轨道，这样必须重新跳轨，使得读取时间增加，更严重时，将影响到循轨模式时轨道伺服环路的稳定性。

为了解决上述这些问题，美国第6442111号专利提供了一种线性位置侦测的方式，利用轨道误差信号来侦测激光束光点在跨轨时相对于盘片的相对位置。由于在跨轨时，轨道误差信号会因为激光束光点与盘片轨道的相对位置改变，使得轨道误差信号会有正弦波或是锯齿波的信号产生，美国第6442111号专利便是根据此现象设计线性位置侦测方法，利用轨道误差信号来侦测激光束光点与盘片轨道的相对位置。

第6442111号专利是通过建立一转换表(conversion table)的方式，记录轨道误差信号与激光束光点相对于盘片轨道位置的关系，使得跳轨装置在跳轨时可借助转换表，利用轨道误差信号转换出激光束光点相对于盘片轨道的位置。利用此方法，跳轨装置可以随时得到线性位置(linearization position)来做封闭环路控制，而不需采用类似美国第5497360号专利与美国第5566148号专利的频率控制方式。此方法的侦测延迟时间极小，取样频率固定，因此可以稳定并准确地控制跳轨时的跨轨速度。

由于轨道误差信号与对应的线性位置的关系是非线性的，且不是一对一对应的，因此美国第6442111号专利利用轨道误差信号的微分或聚焦总和信号(focus sum signal)辅助，将轨道误差信号与线性位置的关系分成三个区域，而使得在每个区域中，轨道误差信号与线性位置的关系是一对一对应的，再利用转换表来记录轨道误差信号的非线性变化。但即使如此，该方法在侦测线性位置时仍有问题存在。

由于美国第6442111号专利所提出的线性位置侦测方法是通过转换表的方式利用轨道误差信号来转换线性位置，因此较不适合采用模拟电路来实现，比较合适的方式是利用数字信号处理器或是数字电路来实现。一旦采用数字信号处理器或是数字电路，就必须利用模拟数字转换器将轨道误差信号与聚焦总和信号转换成数字信号，如此模拟数字转换器的分辨率以及数字信号处理器的字长(word length)等因素所造成的影响就必须加以考虑。

另外，由于轨道误差信号在峰值(peak)时信号变化量较小，加上轨道误差信号本身的噪声，使得模拟数字转换器在取样轨道误差信号时，会在不同的位置取样到相同的轨道误差信号，将导致线性位置的转换产生失真。在模拟数字转换器有效分辨率不足时，此失真将更为严重。线性位置的失真反而会影响到跳轨装置在控制跨轨速度的稳定性。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种跳轨装置，利用一种混合式轨道位置侦测(hybrid track position detection)的方式来侦测激光束光点与盘片轨道的相对位置，而该方式比较不会受到模拟数字转换器分辨率的影响，所得到的轨道位置失真也较小，跳轨装置可以稳定且准确地控制跳轨时的跨轨速度与轨道位置。该装置可将激光束的光点由盘片上目前的轨道移动到其它目标轨道，在跳轨过程中，跨轨速度可与轨道位置以被稳定且准确地控制，在锁轨时，跨轨速度可以被准确地控制在轨道伺服环路的控制频宽范围之内，将不会影响到伺服控制环路的稳定性。

因此，为达上述目的，本发明所揭露的跳轨装置，主要是由一位置控制单元组成，其中包括混合式轨道位置侦测单元、位置累加单元、补偿单元、位置命令产生单元及锁轨侦测单元、减法单元与切换单元；其中混合式轨道位置侦测单元更包括有第一偏移量补偿单元、第二偏移量补偿单元、第一峰值侦测单元、第一偏移量侦测单元、第二峰值侦测单元、第二偏移量侦测单元、第一增益补偿单元、第二增益补偿单元、第一增益计算单元、第二增益计算单元、混合式轨道位置计算单元、以及一参数数据文件。

其中，致动单元用于驱动一光学读取头以投射激光束光点在光学记录媒体的数据轨道上以产生相对应于数据轨道的信息；前置放大器根据相对应于该数据轨道的信息产生一轨道误差信号及一聚焦总和信号；一微处理器单元，用于提供一跳轨命令；一位置控制单元，当位置控制单元未接收到跳轨命令时，光学读取头将会被定位在目前轨道上，并接收轨道误差信号以产生一控制信号控制致动单元的位置，当位置控制单元接收到跳轨命令时，光学读取头将由目前轨道移动到一目标轨道上，并接收轨道误差信号与聚焦总和信号以产生一控制信号控制致动单元的跨轨速度与轨道位置。其中，该位置控制单元包括有：

一混合式轨道位置侦测单元，根据该轨道误差信号及该聚焦总和信号输出一轨道位置信号以及一区域转换信号；

一位置累加单元，根据该轨道位置信号以及该区域转换信号计算目前累加轨道位置，并输出一累加轨道位置信号；

一位置命令产生单元及锁轨侦测单元，用以根据该跳轨命令产生一目标位置命令信号以及一锁轨信号，将该激光束光点由目前轨道移动到目标轨道；

一减法单元，根据该累加轨道位置信号与该目标位置命令信号输出一位置误差信号；以及

一切换单元，根据该锁轨信号的电压准位以接收该轨道误差信号或接收该位置误差信号。

本发明所提出的混合式轨道位置侦测方法，是根据轨道误差信号与聚焦总和信号的线性区域部分来转换产生轨道位置，由于在线性区域时轨道误差信号与聚焦总和信号的变化较非线性区域明显，较不会因为模拟数字转换器取样影响而造成信号的失真。失真较小的轨道位置在跳轨时可以提供较稳定且较准确的回授信号给位置控制单元，以便将激光束光点由目前轨道移动到目标轨道，且在移动过程中，跨轨速度与轨道位置可以被稳定且准确地控制，在锁轨时，跨轨速度更可被控制在轨道伺服环路的控制频宽范围之中，激光束光点可被稳定地定位在目标轨道。此外，本发明不需以建表的方式来描述轨道误差信号、聚焦总和信号与轨道位置的关系。

有关本发明的特点与实施方案，兹配合附图作最佳实施例的详细说明如下。

附图说明

图1是本发明所揭示的跳轨装置的***方框图；

图2是本发明所揭示的跳轨装置中轨道位置侦测单元的***方框图；

图3是本发明所揭示的混合式轨道位置侦测单元的原理；

图4A～图4B是本发明所揭示的混合式轨道位置侦测单元判断转换区域的流程图；以及

图5是本发明所揭示的跳轨装置第一实验例的实验结果；

图6是本发明所揭示的跳轨装置的第二实验例的实验条件；

图7是本发明所揭示的跳轨装置的第二实验例的实验结果；

图8是本发明所揭示的跳轨装置的第三实验例的实验条件；以及

图9是本发明所揭示的跳轨装置的第三实验例的实验结果。

其中：101-光学记录媒体，102-光学读取头，103-致动单元，104-前置放大器，105-驱动单元，106-位置控制单元，107-混合式轨道位置侦测单元，108-位置累加单元，109-补偿单元，110-微处理器单元，111-位置命令产生单元及锁轨侦测单元，112-减法单元，113-切换单元，201-第一偏移量补偿单元，202-第二偏移量补偿单元，203-第一峰值侦测单元，204-第一偏移量侦测单元，205-第二峰值侦测单元，206-第二偏移量侦测单元，207-第一增益补偿单元，208-第二增益补偿单元，209-第一增益计算单元，210-第二增益计算单元，211混合式轨道位置计算单元，212-参数数据文件；

在图4A和图4B中，其中，

步骤401...........0≤SUM_NORM≤Level1P

步骤402...........-Level1N≤SUM_NORM＜0

步骤403...........SUM_NORM＞Level1P

步骤404...........TES_NORM≥0

步骤405...........TES_NORM≥0

步骤406...........TES_NORM≥0

步骤407...........TES_NORM≥0

步骤408...........HTP＝HTP2-(SUM_NORM/Level1P)×(HTP2-HTP1)

步骤409...........HTP＝-HTP2+(SUM_NORM/Level1P)×(HTP2-HTP1)

步骤410...........HTP＝HTP2-(SUM_NORM/Level1N)×(HTP3-HTP2)

步骤411...........HTP＝-HTP2+(SUM_NORM/Level1N)×(HTP3-HTP2)

步骤412...........HTP＝(TES_NORM/Level2)×(HTP1)

步骤413...........HTP＝(TES_NORM/Level2)×(HTP1)

步骤414...........HTP＝HTP4-(TES_NORM/Level3)×(HTP4-HTP3)

步骤415...........HTP＝-HTP4-(TES_NORM/Level3)×(HTP4-HTP3)

Jump      跳轨命令

TrkNo.....跳轨轨数

Pull-in...锁轨控制信号

POS_CMD.............目标位置命令信号

TES.......轨道误差信号

SUM.......聚焦总和信号

HTP.......位置信号

AREA......区域转换信号

POS_HTP.............累加轨道位置信号

POS_ERR.............位置误差信号

TES_MAX.............轨道误差信号最大值

TES_MIN.............轨道误差信号最小值

SUM_MAX.............聚焦总和信号最大值

SUM_MIN.............聚焦总和信号最小值

TES_OFFSET..........第一偏移量

SUM_OFFSET..........第二偏移量

TES_NORM............规范化轨道误差信号

SUM_NORM            规范化总和聚焦信号

具体实施方式

本发明所揭示的跳轨装置的***方框图，请参考图1。该跳轨装置可用于读取光学记录媒体的读取***中，例如DVD光盘片的光驱。

在图1中所示的跳轨装置中，包括光学记录媒体101、光学读取头102、致动单元103、前置放大器104、驱动单元105、位置控制单元106与微处理器单元110。其中，位置控制单元106是由混合式轨道位置侦测单元107、位置累加单元108、补偿单元109、位置命令产生单元及锁轨侦测单元111、减法单元112与切换单元113所构成。以下说明以上组成单元的功能及运作关系。

微处理器单元110是用于产生跳轨命令Jump与跳轨轨数TrkNo给位置控制单元106，位置控制单元106根据跳轨命令Jump以切换切换单元113。当位置控制单元106没有接收到跳轨命令Jump时，切换单元113切换至一输出有轨道误差信号的输出端，则轨道伺服环路是在循轨模式(track followingmode)，激光束的光点将被定位在目前的轨道上，当位置控制单元106接收到跳轨命令Jump时，切换单元113则切换至减法单元112的输出端，则轨道伺服环路是在跳轨模式。亦即，轨道伺服环路目前模式是依据微处理器单元110是否有输出一跳轨命令决定。

位置命令产生单元及锁轨侦测单元111是根据微处理器单元110所输出的跳轨命令Jump与跳轨轨数TrkNo，以产生跳轨时的目标位置命令(objectposition profile)与产生切换切换单元113的锁轨控制信号Pull-in。

当微处理器单元110输出一跳轨命令Jump时，则位置命令产生单元及锁轨侦测单元111根据该跳轨命令输出一低电位的锁轨控制信号，使切换单元113切换至减法单元112输出。同时，位置命令产生单元及锁轨侦测单元111将根据微处理器单元110所输出的跳轨轨数TrkNo以产生目标位置命令信号POS_CMD，此时轨道伺服环路是在跳轨模式。同时，位置命令产生单元及锁轨侦测单元111将侦测激光束的光点是否已经到达目标轨道。当激光束的光点到达目标轨道时，位置命令产生单元及锁轨侦测单元111输出高电位的锁轨信号，使切换单元113切换至轨道误差信号的输出端，则轨道伺服环路切换至循轨模式(track following mode)，激光束的光点将可定位在目标轨道上。

混合式轨道位置侦测单元107则是利用轨道误差信号TES与聚焦总和信号SUM两个信号转换出轨道位置。由于混合式轨道位置侦测单元107所侦测出的轨道位置是针对单一轨道，在多轨道跳轨时，必须搭配位置累加单元108才可累加产生一累加轨道位置。混合式轨道位置侦测单元107同时输出一位置信号HTP与一区域转换信号AREA。位置信号HTP为目前轨道的轨道位置，区域转换信号AREA为对应的区域转换。利用区域转换信号AREA，位置累加单元108可以判断是否有跨轨的发生，当激光束的光点跨轨时，则增加位置累加单元108内部的计数器，以累加目前轨道位置并输出一累加轨道位置信号POS_HTP，至减法单元112中。

位置累加单元108的输出累加轨道位置信号POS_HTP与位置命令产生单元及锁轨侦测单元111所输出的目标位置信号POS_CMD将一同输出至减法单元112以产生跳轨时所需要的位置误差信号POS_ERR。

补偿单元109则是根据切换单元113的输出，输出该位置控制单元所产生的控制信号TRO，驱动单元105将补偿单元109所产生的控制信号TRO的电压转换成电流输出至致动单元103使光学读取头102移动。光学读取头102所产生的激光束将照射在光学记录媒体101上，光点的反射将由读取头102上的光信号侦测器(photo detector)接收后输出至前置放大器104。然后前置放大器104产生轨道误差信号TES与聚焦总和信号SUM。聚焦总和信号SUM将会被送到混合式轨道位置侦测单元107，而轨道误差信号TES则会被送到混合式轨道位置侦测单元107与切换单元113。

位置控制单元106在接收到微处理器单元110产生的跳轨命令后切换至跳轨模式时，控制信号TRO用以缩小位置累加单元108的输出POS_HTP与位置命令产生单元及锁轨侦测单元的输出POS_CMD间的差异，以便将激光束光点由目前轨道移动到目标轨道。

在图1中的位置控制单元106以及其中各个组成单元可以完全由数字信号处理器来实现，例如取样频率为100kHz的数字信号处理器，不需要任何其它的外部电路。

图2为本发明所揭示的混合式轨道位置侦测单元107的组成示意图，混合式轨道位置侦测单元107包含了第一偏移量补偿单元201、第二偏移量补偿单元202、第一峰值侦测单元203、第一偏移量侦测单元204、第二峰值侦测单元205、第二偏移量侦测单元206、第一增益补偿单元207、第二增益补偿单元208、第一增益计算单元209、第二增益计算单元210、混合式轨道位置计算单元211、以及一参数数据文件212。其中，第一偏移量补偿单元201、第二偏移量补偿单元202、第一峰值侦测单元203、第一偏移量侦测单元204、第一增益补偿单元207和第一增益计算单元209与轨道误差信号TES有关，第二偏移量补偿单元202、第二峰值侦测单元205、第二偏移量侦测单元206、第二增益补偿单元208和第二增益计算单元210与聚焦总和信号SUM有关。

在***的聚焦伺服环路启动后，轨道误差信号TES与聚焦总和信号SUM会因为跨轨的影响而有正弦波、锯齿波或近似正弦波的波形产生，此时第一峰值侦测单元203与第二峰值侦测单元205会去侦测轨道误差信号TES与聚焦总和信号SUM的最大值(TES_MAX、SUM_MAX)与最小值(TES_MIN、SUM_MIN)，第一偏移量侦测单元204与第二偏移量侦测单元206则会去侦测轨道误差信号TES与聚焦总和信号SUM的偏移量，并据以第一偏移量侦测单元204与第二偏移量侦测单元206分别会输出一第一偏移量TES_OFFSET与一第二偏移量SUM_SFFSET至第一偏移量补偿单元201及第二偏移量补偿单元202，以消除轨道误差信号TES与聚焦总和信号SUM的偏移量。然后第一偏移量补偿单元201将根据轨道误差信号TES与第一偏移量TES_OFFSET输出一信号送到第一增益补偿单元207。第二偏移量补偿单元202则根据聚焦总和信号SUM与第二偏移量SUM_OFFSET输出一信号送到与第二增益补偿单元208。

第一增益计算单元209与第二增益计算单元210分别根据第一锋值侦测单元203与第二锋值侦测单元205所产生的最大值与最小值TES_MAX、TES_MIN、SUM_MAX、以及SUM_MIN，以及第一偏移量补偿单元204与第二偏移量补偿单元206所产生的第一偏移量TES_OFFSET与第二偏移量SUM_OFFSET以计算轨道误差信号TES以及聚焦总和信号SUM规范化(normalization)所需要的增益值(分别为第一增益值与第二增益值)，然后输出至第一增益补偿单元207与第二增益补偿单元208。则第一增益补偿单元207与第二增益补偿单元208则可产生规范化轨道误差信号TES_NORM(normalized tracking error)与规范化总和聚焦信号SUM_NORM(normalized focus sum)至混合式轨道位置计算单元211，混合式轨道位置计算单元211再输出区域转换信号AREA以及轨道位置HTP。而参数数据文件212则记录了轨道位置计算单元211所需要的一些参数，分别为Level1P、Level1N、Level2、Level3、HTP1、HTP2、HTP3与HTP4。混合式轨道位置计算单元211则可产生跳轨装置所需要的轨道位置。

图3为本发明所揭示的混合式轨道位置侦测单元的原理，规范化轨道误差信号TES_NORM、规范化聚焦总和信号SUM_NORM以及轨道位置之间的关系，以及所对应的转换区域的关系，其中(a)部分为规范化轨道误差信号，(b)部分为规范化聚焦总和信号，(c)部分为轨道位置，(d)部分为对应的转换区域，分别为AREA 1至AREA 8。

从图3中可以得到线性关系的区域。在AREA1、AREA4、AREA5、以及AREA8中，规范化轨道误差信号TES_NORM与轨道位置的关系是比较接近线性的，而在AREA2、AREA3、AREA6、以及AREA 7中，则是规范化聚焦总和信号SUM_NORM与轨道位置的关系是比较接近线性的。因此，本发明便根据此这种线性化的对应关系设计混合式轨道位置计算单元211，并以数字处理器来实现混合式轨道位置计算单元211，其计算方法如图4A～图4B所示。

设定“on track”的轨道位置为0，“off track”点的轨道位置为HTP4或-HTP4，则根据图3中(d)部分的区域转换关系可以设计出图4A～图4B的轨道位置的计算流程。在取得规范化轨道误差信号与规范化聚焦总和信号之后，可依照规范化聚焦总和信号与预设Level1P、Level1N的关系做第一阶段的区域转换判断。

第一阶段是判断规范化聚焦总和信号SUM_NORM所在的区域，即判断是否位于AREA2、AREA3、AREA6、以及AREA 7的线性区域中，是在步骤401至步骤403执行。详述如下。

首先，判断规范化聚焦总和信号SUM_NORM是否在0与正的Level1P之间。在步骤401中，若规范化聚焦总和信号SUM_NORM在0与正的Level1P之间，若为是，则可能位于AREA3或AREA6。否则进入步骤402。

接着判断规范化聚焦总和信号SUM_NORM是否在0与负的Level1N之间。在步骤402中，若规范化聚焦总和信号SUM_NORM在0与负的Level1N之间，若为是，则可能位于AREA2或AREA7，否则进入步骤403。

接着判断规范化聚焦总和信号SUM_NORM是否大于正的Level1P。在步骤403中，若规范化聚焦总和信号SUM_NORM大于正的Level1P，则进入步骤406，则可能位于AREA4或AREA5；否则代表规范化聚焦总和信号SUM_NORM小于负的Level1N，则可能位于AREA1或AREA8，接着进入步骤407。至此，完成规范化聚焦总和信号SUM_NORM所在区域的判断。

在完成第一阶段的区域转换的判断之后，可根据规范化轨道误差信号TES_NORM做第二阶段的区域转换的判断。在第二阶段中是以判断规范化轨道误差信号TES_NORM是否为正以决定所在的区域。

在步骤404中，若规范化轨道误差信号TES_NORM大于或等于0，则进入步骤408，区域转换为AREA3，根据步骤408的公式：HTP＝HTP2-(SUM_NORM/Level1P)×(HTP2-HTP1)计算轨道位置，否则进入步骤409，区域转换为AREA6，可根据步骤409的公式：HTP＝-HTP2+(SUM_NORM/Level1P)×(HTP2-HTP1)计算轨道位置。

在步骤405中，若规范化轨道误差信号TES_NORM大于或等于0，则进入步骤410，区域转换为AREA 2，可根据步骤410的公式：HTP＝HTP2-(SUM_NORM/Level1N)×(HTP3-HTP2)计算轨道位置，否则进入步骤411，区域转换为AREA 7，可根据步骤411的公式计算：HTP＝-HTP2+(SUM_NORM/Level1N)×(HTP3-HTP2)轨道位置。

在步骤406中，若规范化轨道误差信号TES_NORM大于或等于0，则进入步骤412，区域转换为AREA 4，可根据步骤412的公式：HTP＝(TES_NORM/Level2)×(HTP1)计算轨道位置，否则进入步骤413，区域转换为AREA 5，可根据步骤413的公式：HTP＝(TES_NORM/Level2)×(HTP1)计算轨道位置。

在步骤407中，若规范化轨道误差信号TES_NORM大于或等于0，则进入步骤414，区域转换为AREA 1，可根据步骤414的公式：HTP＝HTP4-(TES_NORM/Level3)×(HTP4-HTP3)计算轨道位置，否则进入步骤415，区域转换为AREA 8，可根据步骤415的公式：HTP＝-HTP4-(TES_NORM/Level3)×(HTP4-HTP3)计算轨道位置。

以上所述为本发明所揭露的运作原理与组成，以下以三组实验数据说明本发明所揭露的跳轨装置实际实施情形。

第一实验例

图5为本发明的第一实验例，跳轨的轨数为8轨，整个跳轨过程中采用等速度控制，目标的跨轨速度为2kHz。本实验的目的在于测试混合式轨道位置侦测单元107所产生的轨道位置是否有严重的失真。其中，A部分的波形图为补偿单元109的输出，B部分的波形图为聚焦总和信号，C部分的波形图为轨道误差信号，D部分的波形图为轨道位置。

由图5可知，跨轨速度被准确地控制在2kHz，在锁轨时所产生的超越(overshoot)很小，可准确地定位在目标轨道上。且所产生的轨道位置失真很小。可以准确地控制跳轨时的跨轨速度与轨道位置，尤其在锁轨时，跨轨速度可以准确地控制在轨道伺服环路的控制频率范围中，而不至于影响到轨道伺服环路的稳定性，激光束光点可准确地定位在目标轨道上。

第二实验例

第二实验例为连续五次的255轨跳轨，所采用的测试盘片为ABEXTDR-813，为偏心量150μm的DVD-ROM盘片。本实验可以测试本跳轨装置在消除外部干扰的效果，例如盘片的偏心特性以及光学读取头驱动机构摩擦力状态的改变等。本实验所采用的测试条件如图6所示，由三个阶段(period)所构成，分别为加速阶段(acceleration period)、定速阶段(constant velocityperiod)及减速阶段(deceleration period)。(c)部分为三个测试阶段的加速度值，纵轴为加速度值(acceleration)，横轴为时间(time)，其中加速阶段的加速度值与减速阶段的加速度值可依据轨数与轨道致动器的特性加以调整。(b)部分为根据(c)部分的加速度值所产生的速度值，纵轴为速度值(velocity)，横轴为时间(time)。由于位置控制单元106是利用数字信号处理器来实现，且取样频率只有100kHz，因此将限制混和式轨道位置侦测单元107的频宽，目前可稳定侦测到的最高跨轨速度为35tracks/mesc，因此(b)部分的速度必须满足此限制。(a)部分为根据(b)部分所产生的位置，纵轴为位置(positoin)，横轴为时间(time)。

图7为实验二的结果，其中(a)部分为这5次255轨跳轨的位置输出的迭和，(b)部分为这5次255轨跳轨的速度输出的迭和，(c)部分为这5次255轨跳轨的锁轨状况的迭和，统计数据如图标中的表格所示。其中最大跳轨时间(Max track jump time)为10.5637msec，最小跳轨时间(Min track jumptime)为10.5581msec，平均跳轨时间(Avg.track jump time)为10.5604msec，最大锋值跨轨速度(Max peak track crossing velocity)为31.5059tracks/msec，最小锋值跨轨速度(Min peak track crossing velocity)为31.3100 tracks/msec，最大终值跨轨速度(Max final track crossingvelocity)为2.0493 tracks/msec，最小终值跨轨速度(Min final trackcrossing velocity)为1.9279 tracks/msec。

由图7可知，即使在外部干扰的影响下，本发明所揭示的该跳轨装置依然可以得到很稳定的跳轨，锁轨状况所产生的超越(overshoot)很小，可以稳定地定位在目标轨道之上，且每次跳轨的重现性都非常好。

第三实验例

第三实验例为连续五次的7轨跳轨，所采用的测试盘片为ABEX TDR-813，为偏心量150μm的DVD-ROM盘片。本实验可以测试本跳轨装置在消除外部干扰，例如盘片的偏心特性。

第三实验例所采用的测试条件如图8所示。由于跳轨的轨数较少，不会超过混合式轨道位置侦测单元107的频宽限制，因此由两个阶段所构成，为加速阶段与减速阶段。在图8中，(c)部分为三个测试阶段的加速度值，纵轴为加速度值(acceleration)，横轴为时间(time)，其中加速阶段的加速度值与减速阶段的加速度值可依据轨数与轨道致动器的特性加以调整。(b)部分为根据(c)部分的加速度值所产生的速度值，纵轴为速度值(velocity)，横轴为时间(time)。由于位置控制单元106是利用数字信号处理器来实现，且取样频率只有100kHz，因此将限制轨道位置侦测单元107的频宽，目前可稳定侦测到的最高跨轨速度为35轨道/mesc，因此(b)部分的速度必须满足此限制。(a)部分为根据(b)部分所产生的位置，纵轴为位置(positoin)，横轴为时间(time)。

图9为实验三的结果，其中，(a)部分为这5次7轨跳轨的位置输出的迭和，(b)部分为这5次7轨跳轨的速度输出的迭和，(c)部分为这5次7轨跳轨的锁轨状况的迭和，统计数据图标中的表格所示。其中，最大跳轨时间(Maxtrack jump time)为1.2751msec，最小跳轨时间(Min track jump time)为1.2670msec，平均跳轨时间(Avg.track jump time)为1.2701msec，最大锋值跨轨速度(Max peak track crossing velocity)为8.5188tracks/msec，最小锋值跨轨速度(Min peak track crossing velocity)为8.2937 tracks/msec，最大终值跨轨速度(Max final track crossingvelocity)为2.2246tracks/msec，最小终值跨轨速度(Min final trackcrossing velocity)为2.1024tracks/msec。

由图9可知，即使在外部干扰，本发明所揭示的跳轨装置依然可以得到很稳定的跳轨，锁轨状况所产生的超越(overshoot)都很小，可以稳定地定位在目标轨道之上，且每次跳轨的重现性都非常好。

从以上的说明以及实验数据可以得知，本发明所揭示的跳轨装置不需以建表的方式来描述轨道误差信号、聚焦总和信号与轨道位置的关系。所需要的参数只有Level1P、Level1N、Level2、Level3、HTP1、HTP2、HTP3、HTP4等。由于DVD盘片的规定较为严谨，DVD盘片轨距的变动范围非常小，加上轨道误差信号与聚焦总和信号再进入轨道位置侦测单元109之后都会被规范化normalized，因此即使在更换DVD盘片之后，Level1P，Level1N，Level2，Level3，HTP1，HTP2，HTP3，HTP4等参数可以不需要变动。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可实现相应的变更与修改润饰，因此本发明的专利保护范围以本发明的权利要求书要求保护的范围为准。

Claims (12)

1、一种读取光学记录媒体的跳轨装置，用于对在读取光学记录媒体数据轨道时的跨轨速度和轨道位置进行控制，其特征在于，包括有：

一致动单元，用以驱动一光学读取头以投射激光束光点在该光学记录媒体的数据轨道上以产生相对应于该数据轨道的信息；

一前置放大器，根据该相对应于该数据轨道的信息产生一轨道误差信号及一聚焦总和信号；

一微处理器单元，用以提供一跳轨命令；以及

一位置控制单元，当该位置控制单元未接收到该跳轨命令时，该光学读取头将会被定位在目前轨道上，并接收该轨道误差信号以产生一控制信号控制该致动单元的位置；当该位置控制单元接收到该跳轨命令时，该光学读取头将由目前轨道移动到一目标轨道上，并接收该轨道误差信号与该聚焦总和信号以产生一控制信号控制该致动单元的跨轨速度与轨道位置；

其中，该位置控制单元包括有：

一混合式轨道位置侦测单元，根据该轨道误差信号及该聚焦总和信号输出一轨道位置信号以及一区域转换信号；

一位置累加单元，根据该轨道位置信号以及该区域转换信号计算目前累加轨道位置，并输出一累加轨道位置信号；

一位置命令产生单元及锁轨侦测单元，用以根据该跳轨命令产生一目标位置命令信号以及一锁轨信号，将该激光束光点由目前轨道移动到目标轨道；

一减法单元，根据该累加轨道位置信号与该目标位置命令信号输出一位置误差信号；以及

一切换单元，根据该锁轨信号的电压准位以接收该轨道误差信号或接收该位置误差信号。

2、如权利要求1所述的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，该致动单元是由电流控制的。

3、如权利要求2所述的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，该读取光学记录媒体的跳轨装置更包括有一驱动单元，用以将该控制信号由电压形式转换成电流形式输出，以控制该致动单元。

4、如权利要求1所述的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，更包括有一个补偿单元，用以输出该位置控制单元所产生的该控制信号。

5、如权利要求1所述的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，该混合式轨道位置侦测单元包括有：

一参数数据文件，用以储存计算轨道位置的相关参数；以及

一混合式轨道位置计算单元，根据一规范化轨道误差信号与一规范化聚焦总和信号输出该轨道位置信号与该区域转换信号。

6、如权利要求5的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，该混合式轨道位置侦测单元更包括有：

一第一增益计算单元，根据一轨道误差信号的偏移量以及一轨道误差信号的最大值与最小值，计算规范化该轨道误差信号所需要的一增益值；

一第二增益计算单元，根据一聚焦总和信号的偏移量以及一聚焦总和信号的最大值与最小值，计算规范化该聚焦总和信号所需要的一增益值；

一第一增益补偿单元，根据该轨道误差信号的增益值以及该轨道误差信号的偏移量补偿输出该规范化轨道误差信号；以及

一第二增益补偿单元，根据该聚焦总和信号的增益值以及该聚焦总和信号的偏移量补偿输出该规范化聚焦总和信号。

7、如权利要求6的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，该混合式轨道位置侦测单元更包括有：

一第一峰值侦测单元，用以侦测该轨道误差信号的最大值与最小值；

一第二峰值侦测单元，用以侦测该聚焦总和信号的最大值与最小值；

一第一偏移量侦测单元，用以根据该轨道误差信号输出该轨道误差信号偏移量；以及

一第二偏移量侦测单元，用以根据该聚焦总和信号输出该聚焦总和信号的偏移量。

8、如权利要求6的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，该混合式轨道位置侦测单元更包括有：

一第一偏移量补偿单元，用以根据该轨道误差信号偏移量输出该轨道误差信号的偏移量补偿；以及

一第二偏移量补偿单元，用以根据该聚焦总和信号的偏移量输出该聚焦总和信号的偏移量补偿。

9、如权利要求5的读取光学记录媒体的跳轨装置，其特征在于，当该规范化轨道误差信号与该规范化聚焦总和信号为一线性关系时输出该区域转换信号。

10、一种读取光学记录媒体的跳轨装置的位置侦测方法，用于对在读取光学记录媒体的数据轨道时的跨轨速度和轨道位置进行控制，该装置至少具有一光学读取头以投射激光束光点在该光学记录媒体的数据轨道上以产生相对应于该数据轨道的信息，其特征在于，包括有下列步骤：

由一前置放大器根据该数据轨道的信息输出一轨道误差信号以及一聚焦总和信号，再由一轨道位置侦测单元根据该轨道误差信号以及一聚焦总和信号输出一轨道位置信号以及一区域转换信号；

由一微处理单元提供一跳轨命令，并根据该跳轨命令输出一目标位置信号以及一锁轨信号；

根据该轨道位置信号以及该区域转换信号输出一累加轨道位置信号；

根据该累加轨道位置信号以及该目标位置信号输出一位置误差信号；以及

根据该锁轨信号的电压电位，由一补偿单元输出一控制信号以控制该光学读取头的跨轨速度。

11、如权利要求10所述的跳轨装置的位置侦测方法，其特征在于，在根据一轨道误差信号以及一聚焦总和信号输出一轨道位置信号以及一区域转换信号的步骤中，更包括有下列步骤：

根据该轨道误差信号取得一偏移量、一最大值与一最小值；

根据该聚焦总和信号取得一偏移量、一最大值与一最小值；

根据该轨道误差信号的偏移量、该最大值、该最小值输出一增益值；

根据该聚焦总和信号的偏移量、该最大值、该最小值输出一增益值；

根据该轨道误差信号的增益值与该轨道误差信号的偏移量输出一规范化轨道误差信号；以及

根据该聚焦总和信号的增益值与该聚焦总和信号的偏移量输出一规范化聚焦总和信号。

12、如权利要求11所述的跳轨装置的位置侦测方法，其特征在于，当该规范化轨道误差信号与该规范化聚焦总和信号为一线性关系时输出该区域转换信号。

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