專利名稱：處理重放或記錄裝置中光電掃描器輸出信號的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理從光記錄媒體重放或在其上記錄的重放或記錄裝置中的光電掃描器輸出信號的方法、以及具有一數(shù)字伺服控制器輸入電路并適于實現(xiàn)該方法的相應裝置。
這種方法及所述的具有一數(shù)字伺服控制器輸入電路的裝置被用作CD、磁光盤、CD-ROM、數(shù)字視盤等的光盤驅(qū)動器中的部件，這一點在一段時間以來已為人所知。在這種情況下，伺服控制器用于確保掃描光記錄媒體的激光束始終精確地遵循記錄媒體上的坑道，并且，即使在光記錄媒體有一定量的不可避免的不均勻、偏心或其他干擾影響的情況下也能隨時以足夠的精度聚焦到記錄媒體的信息承載層上。在已知的方法及其相應的裝置中，掃描器的輸出信號首先提供給一個具有低通濾波器和微調(diào)及校正電路的模擬電路，然后由此引起的聚焦誤差信號及光道偏離特有的光道誤差信號在一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(以下稱為A/D轉(zhuǎn)換器)中以通常的基本采樣頻率44.1kHz或兩倍的采樣頻率(這也是通常的)88.2kHz被數(shù)字化。然后，數(shù)字化的信號作為輸入值被提供給數(shù)字伺服控制器。
該已知方法及其相應的已知裝置的最大缺點是，模擬低通濾波器對抑制該兩種誤差信號的高頻分量，例如射頻分量非常關鍵，并且要求OFFSET(補償)和BALANCE(平衡)的必要的微調(diào)或校正必須以相對復雜的方式在模擬域進行。該已知方法及其相應的已知裝置電路可能在A/D轉(zhuǎn)換之前需要多級模擬低通濾波器，而且只有在光掃描器的每個輸出信號被分別數(shù)字化時，微調(diào)或校正才能以數(shù)字方式進行。這樣，不管是該已知方法還是其相應的裝置都不是最適于集成一個解碼器和一個數(shù)字伺服部分，包括一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個數(shù)字伺服控制器，例如采用CMOS技術。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于處理從光記錄媒體重放或在其上記錄的重放或記錄裝置中的光電掃描器輸出信號的方法，以及具有相應的數(shù)字伺服控制器輸入電路的裝置，使得極大地減少了數(shù)字伺服控制器輸入端的外部元件，同時保持了自動或手工微調(diào)及自動或手工校正的能力。
本發(fā)明采用的梳狀濾波器在專業(yè)文獻中又稱為移動時間平均(movingtime average，MTA)濾波器，它以一種已知的方式用作將一調(diào)制信號欠采樣(undersampling或所謂的down sampling)到任一給定的較低采樣頻率，該調(diào)制信號是通過過采樣而數(shù)字化的。在本發(fā)明的方法及本發(fā)明的裝置的伺服控制器的相應輸入電路中，較高采樣率的信號以這種方式通過欠采樣轉(zhuǎn)換為較低的采樣率，而該較低的采樣率足以用于數(shù)字跟蹤和聚焦伺服控制。這首先意味著，由于有較高的采樣頻率，光電掃描器的所有輸出信號(具有例如約700kHz的帶寬)可不用任何模擬低通濾波器直接數(shù)字化。對掃描器的各數(shù)字化輸出信號的獨立處理使得某些自動數(shù)字微調(diào)或校正過程，如OFFSET和BALANCE，可以在獲得光道偏離誤差信號和聚焦誤差信號之前以一種簡單的方式在各輸出信號上進行。
本發(fā)明的方法及其相應的裝置有很多優(yōu)點。一方面，不僅其實現(xiàn)只需更少的模擬部件，而且，在數(shù)字伺服部分的光掃描器和一集成電路(以下亦稱作IC)之間的信號路徑上不需要模擬部件，該數(shù)字伺服部分可具有一A/D轉(zhuǎn)換器、梳狀濾波器、微調(diào)及校正電路、數(shù)字伺服控制器及解碼器，這樣，掃描器的輸出信號可以直接饋給該IC。在此程度上，本發(fā)明的解決方案為光盤驅(qū)動器所用的多個IC的設計提供了一種最優(yōu)的架構。另一方面，過采樣在A/D轉(zhuǎn)換器的下游提供了較高分辨率的數(shù)字伺服信號，利用此事實可以例如在某種程度上降低A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率，這樣可使其被設計得更廉價。而且，得益于完全的數(shù)字處理方法，可以對每個掃描器輸出信號的增益和OFFSET進行簡單的自動的微調(diào)/校正。例如，在跟蹤和聚焦控制的已知的3光束法中，光掃描器提供6個不同的輸出信號A、B、C、D、E、F。根據(jù)本發(fā)明的解決方案，在采用梳狀濾波器欠采樣后，只有分離的信號饋給數(shù)字信號處理器。這些分離的信號非常有利地是與輸出信號A、B、C、D、E、F對應的信號A″、B″、C″、D″、E″、F″，并根據(jù)本發(fā)明被采樣和濾波。根據(jù)本發(fā)明一有益的改進，已經(jīng)部分預處理的信號，如求和信號A+C和B+D被提供給梳狀濾波器。這樣做的優(yōu)點在于，如果它們要求一致的OFFSET和/或BALANCE微調(diào)或相應的校正，則沒必要對不同的信號進行兩個獨立的微調(diào)操作或校正。提供給數(shù)字信號處理器的是所述的分離的信號，而不是通常的光道偏離和聚焦誤差信號。這一點非常有利，因為眾所周知，任何光掃描器的輸出信號的增益和OFFSET由于其對準(alignment)而不同，因而微調(diào)對更好的跟蹤是絕對關鍵的。最后，本發(fā)明的解決方案的一個優(yōu)點是，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入為獲得想要的分辨率無需任何匹配。在本發(fā)明的裝置的IC中，掃描器的輸出信號E和F在A/D轉(zhuǎn)換器中被彼此獨立地數(shù)字化。這意味著在電路打開時的輸出信號與電路關閉時的輸出信號之間沒有任何幅度差。因而沒有必要對A/D轉(zhuǎn)換器的輸入進行任何匹配。
掃描器輸出信號的數(shù)字化最好以48倍的過采樣(n＝48)進行，這樣產(chǎn)生的48*44.1kHz的采樣頻率足夠高于奈奎斯特(Nyguist)頻率，因為掃描器輸出信號的帶寬一般達大約700kHz。
在許多情況下，跟蹤控制采用所謂的3光束法工作，光掃描器提供6個不同的輸出信號A、B、C、D、E、F。根據(jù)本發(fā)明方法的一個改進，由上述信號形成求和信號(A+C，B+D)，然后將其以所述的采樣頻率數(shù)字化，并送至進一步的各方法步驟。
根據(jù)本發(fā)明一有益的改進，梳狀濾波器電路被分割為IIR濾波器部分(所謂的無限沖激響應濾波器)和FIR濾波器部分(所謂的有限沖激響應濾波器)，這兩個濾波器都包括k個存儲模塊，k為梳狀濾波器的階數(shù)。在本發(fā)明方法的一改進中，梳狀濾波器的IIR部分的存儲模塊最好通過一“復位”命令在每個n采樣過程后復位。這種方法的優(yōu)點在于可以省略一級FIR濾波器，這意味著由此形成的改進的梳狀濾波器的中間級既完成IIR濾波器級的功能，又完成FIR濾波器級的功能，這種情況下保留了IIR濾波器結(jié)構。結(jié)果，例如使用了一個二階梳狀濾波器(k＝2)，從而有兩級IIR和兩級FIR濾波器，這樣形成的濾波器的中間級完成第二IIR濾波器級和第一FIR濾波器級的功能，同時仍具有IIR濾波器結(jié)構。本發(fā)明的“復位”命令在每個48采樣過程后以48倍過采樣進行。這意味著由此形成的IIR/FIR濾波器級可作為積分器將輸入信號在存儲模塊中加48次，并且一旦被加起來的信號被使用“時鐘”1/48(即采用一個頻率相當于1/48過采樣時鐘頻率的時鐘)緩沖存儲到最后一個存儲模塊，IIR/FIR濾波器級中的存儲模塊的內(nèi)容被一個“復位”命令復位，該“復位”命令同樣也是以頻率相當于1/48過采樣時鐘頻率的時鐘來產(chǎn)生的。
本發(fā)明不僅局限于跟蹤控制的所述3光束法，而且可以同樣有益地用于采用其他跟蹤方法工作的相應裝置中。
以下將參照附圖更詳細地說明本發(fā)明一優(yōu)選實施例，其中，

圖1示出一數(shù)字伺服控制器的一輸入電路，圖2示出本發(fā)明一裝置的數(shù)字伺服控制器的一輸入電路，圖3示出一欠采樣的二階梳狀濾波器，以及圖4示出圖3梳狀濾波器的一最優(yōu)化設計。
圖1示出處理從光記錄媒體重放或記錄到光記錄媒體的重放或記錄裝置中的光電掃描器3輸出信號A至F的數(shù)字伺服控制器1的輸入電路的電路布局。在此假設跟蹤控制采用通常的3光束法，其中掃描器3提供6個不同的輸出信號A至F。在此情況下，信號A、B、C和D用于獲得一聚焦誤差信號和一信息信號，而信號E和F用于形成一光道誤差信號。相應的掃描器3的設計和3光束法已眾所周知，因此沒必要在此詳述。掃描器的輸出信號A至F首先提供給包括一微調(diào)及校正裝置和至少一個低通濾波器的模擬電路13。該模擬電路13以一種已知的方式連接到一解碼器15，該解碼器15將掃描器3發(fā)出的信號轉(zhuǎn)換為一信息信號。與光道偏離對應的聚焦誤差信號FE＝(A+C)-(B+C)和光道誤差信號TE＝E-F在模擬電路13的輸出端提供，并提供給模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器2(以下稱為A/D轉(zhuǎn)換器)。A/D轉(zhuǎn)換器2是一數(shù)字伺服部分的部件，該數(shù)字伺服部分的關鍵部件除A/D轉(zhuǎn)換器2外，還包括數(shù)字伺服控制器1。聚焦誤差信號FE和光道誤差信號TE在A/D轉(zhuǎn)換器2中以通常的44.1kHz的采樣頻率、或以兩倍的通常的采樣頻率(即88.2kHz)被數(shù)字化，然后提供給數(shù)字伺服控制器1以進行進一步的信號處理。模擬電路13，尤其是其中的低通濾波器對于數(shù)字伺服控制器的該輸入電路抑制誤差信號FE、TE中的射頻分量是必不可少的。
圖2示出本發(fā)明的裝置的數(shù)字伺服控制器1的改進的輸入電路的電路布局。與圖1的輸入電路不同，輸出信號以求和信號A+C、B+D、E和F的形式直接地(即不用插入任何模擬電路)提供給A/D轉(zhuǎn)換器2作為輸入信號。在A/D轉(zhuǎn)換器2中，輸入信號A至F以48倍過采樣(即以48*44.1kHz)的采樣頻率被數(shù)字化，該采樣頻率足夠高于奈奎斯特頻率。此后，數(shù)字化的信號A至F被提供給二階梳狀濾波器4，在這里它們被從48倍的采樣頻率欠采樣到基本采樣頻率(44.1kHz)，該過程對數(shù)字聚焦和跟蹤伺服控制已足夠了。這樣，求和信號(A+C)′、(B+D)′、E′和F′被在梳狀濾波器輸出端提供，并提供給一自動微調(diào)和校正裝置6以便分別進行OFFSET和BALANCE的微調(diào)和校正。
最后，聚焦誤差信號FE和光道誤差信號TE采用下面眾所周知的式子在數(shù)字伺服控制器中由微調(diào)過和校正過的信號(A+B)″、(B+D)″、E″和F″獲得FE＝(A+C)″-(B+D)″(式1)TE＝E″-F″ (式2)(A+C)″＝[(A+C)′-OFFSET1]*BALANCE1(B+D)″＝[(B+D)′-OFFSET2]*BALANCE2E″＝(E′-OFFSET3)*BALANCE3F″＝(F′-OFFSET4)*BALANCE4在此情況下，OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3、OFFSET4是OFFSET校正所用的參數(shù)，而BALANCE1、BALANCE2、BALANCE3、BALANCE4是BALANCE校正所用的參數(shù)。
圖3示出一k階梳狀濾波器的詳細框圖，該濾波器在專業(yè)文獻中偶爾也稱為移動時間平均(MTA)濾波器。在濾波器輸入端16和濾波器輸出端18之間設置了四個存儲模塊5、7、9、11，作為例子，它們都是有傳遞函數(shù)Z-1的D觸發(fā)器。該濾波器及其傳遞函數(shù)被分解為一個包括一第一IIR濾波器級8和一第二IIR濾波器級12的無限沖激響應濾波器(亦稱IIR)部分、和一個包括一第一FIR濾波器級10和一第二FIR濾波器級14的有限沖激響應濾波器(亦稱FIR)部分。
這種濾波器的一般傳遞函數(shù)可表達為下式
其中N＝欠采樣因子，k＝濾波器的階數(shù)。
從48倍采樣頻率欠采樣到基本采樣頻率的二階梳狀濾波器4的傳遞函數(shù)如下式所示(Z-0+Z-1+Z-2+……+Z-46+Z-47)2(式4)將式3代入式4中得，(1-z-481-z-1)2]]>該梳狀濾波器4進行欠采樣并同時保持了高于8位的信噪比，該信噪比對光盤驅(qū)動器的數(shù)字伺服應用已足夠了。此外，通過48倍過采樣還可再獲得2.7位，即在A/D轉(zhuǎn)換器下游獲得附加的分辨率，因此，例如，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率可以設計得更低。
在本實施例中，用于對光掃描器發(fā)出的信號進行采樣的時鐘信號稱為“時鐘1”，而每個第48個采樣點的時鐘信號稱為“時鐘1/48”。
圖4示出了本發(fā)明的裝置的一改進的二階濾波器的詳細框圖，該濾波器與圖3梳狀濾波器的差別在于IIR濾波器部分的一存儲模塊5′在每個48采樣過程后由一“復位”命令復位。通過該“復位”功能，存儲模塊5′完成第二IIR濾波器級12和第一FIR濾波器級14的功能(見圖3)，這樣，IIR/FIR濾波器級20可由IIR濾波器結(jié)構構成。由此可省去第一FIR級10中的存儲模塊7。
由于“復位”命令在每個48采樣過程后發(fā)生，所以IIR/FIR濾波器級20可以作為積分器在存儲模塊5′中將輸入信號加48次，而且一旦加起來的信號被以“時鐘1/48”緩沖存儲在最后一個存儲模塊，IIR/FIR濾波器級中的存儲模塊5′中的各內(nèi)容被“復位”命令復位。
總而言之，說明了一種處理從光記錄媒體重放或在其上記錄的重放或記錄裝置中光電掃描器(3)的輸出信號A至F的方法以及一種具有相應的數(shù)字伺服控制器輸入電路的裝置，包括以下方法步驟首先，輸出信號A至F不用插入低通濾波器而直接提供給一A/D轉(zhuǎn)換器(2)，并用n倍過采樣數(shù)字化。然后數(shù)字化的輸出信號被提供給k階梳狀濾波器(4)，通過該濾波器將這些信號欠采樣到通常的采樣頻率(44.1kHz)。此后，梳狀濾波器(4)的欠采樣的輸出信號A′至F′提供給一微調(diào)及校正電路(6)，由其分別進行OFFSET和BALANCE的微調(diào)和校正。最后，微調(diào)過/校正過的輸出信號A″至F″被提供給一數(shù)字伺服電路(1)的微調(diào)及校正電路，由其產(chǎn)生一聚焦誤差信號(FE)和一光道偏離誤差信號(TE)。
權利要求
1.一種處理從光記錄媒體重放或在其上記錄的重放或記錄裝置中的光電掃描器(3)輸出信號的方法，其特征在于包含下述方法步驟a)輸出信號(A、B、C、D、E、F)被直接提供給一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(2)并被以n倍過采樣數(shù)字化，b)掃描器的數(shù)字化的輸出信號(A、B、C、D、E、F)被提供給一k階梳狀濾波器(4)，由其將所述信號欠采樣到通常的采樣頻率，c)梳狀濾波器(4)的欠采樣的輸出信號(A′、B′、C′、D′、E′、F′)被提供給一微調(diào)及校正電路(6)，在其中分別進行OFFSET和BALANCE的微調(diào)和校正，以及d)微調(diào)及校正電路(6)的微調(diào)過/校正過的輸出信號(A″、B″、C″、D″、E″、F″)被提供給數(shù)字伺服電路(1)，由其產(chǎn)生聚焦控制環(huán)路或跟蹤控制環(huán)路的控制信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，掃描器(3)的輸出信號(A、B、C、D、E、F)以48倍過采樣被數(shù)字化。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，光電掃描器(3)用三個掃描光束工作，并提供相應的不同的輸出信號(A、B、C、D、E、F)，形成求和信號(A+C、B+D)并將其提供給方法步驟a)至d)。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，聚焦誤差信號是由微調(diào)過的及校正過的求和信號((A+C)″和(B+D)″)之差形成的，而光道誤差信號是由微調(diào)過的及校正過的輸出信號(E″、F″)之差形成的。
5.如權利要求1-4中任一個所述的方法，其特征在于，在其傳遞函數(shù)被分解為IIR部分和FIR部分的梳狀濾波器(4)中，梳狀濾波器(4)的IIR部分的存儲模塊(5′)在所有情況下在n采樣過程后被通過一“復位”命令復位。
6.一種從光記錄媒體重放或在其上記錄的重放或記錄裝置，包括光電掃描器(3)、數(shù)字伺服控制器(1)、所述數(shù)字伺服控制器(1)具有一輸入電路，用于處理光電掃描器(3)的輸出信號(A、B、C、D、E、F)，其特征在于，所述裝置包括一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(2)，接受掃描器(3)的輸出信號(A、B、C、D、E、F)并將所述輸出信號以n倍過采樣來數(shù)字化；一k階梳狀濾波器(4)，作為輸入信號接受模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(2)的數(shù)字化的輸出信號(A、B、C、D、A+C、B+D、E、F)并提供欠采樣的輸出信號(A′、B′、C′、D′、(A-C)′、(B-D)′、E′、F′)；以及一微調(diào)及校正電路(6)，作為輸入信號接受欠采樣的輸出信號(A′、B′、C′、D′、(A+C)′、(B+D)′、E′、F′)并提供微調(diào)過和/或校正過的輸出信號(A″、B″、C″、D″、(A+C)″、(B+D)″、E″、F″)，這些信號作為輸入信號提供給數(shù)字伺服控制器(1)。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，梳狀濾波器(4)包括一與一第一FIR濾波器級(10)相連的第一IIR濾波器級(8)。
8.如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于，梳狀濾波器(4)包括一內(nèi)容可被“復位”命令復位的存儲模塊(5′)。
9.如權利要求7和8所述的裝置，其特征在于，可復位的存儲模塊(5′)是IIR濾波器級(8)的一部分。
10.如權利要求8或9所述的裝置，包括一具有兩個IIR和兩個FIR濾波器級的二階梳狀濾波器(4)，其特征在于，可復位的存儲模塊完成第二IIR濾波器級(12)及具有IIR濾波器結(jié)構的第一FIR濾波器級(14)的功能。
全文摘要
處理從光記錄媒體重放或在其上記錄的裝置中光電掃描器(3)輸出信號A至F的方法及有相應數(shù)字伺服控制器輸入電路的裝置,包括步驟:輸出信號A至F不用插入低通濾波器而直接供給A/D轉(zhuǎn)換器(2),并以n倍過采樣數(shù)字化;然后供給k階梳狀濾波器(4)欠采樣到通常采樣頻率(44.1kHz);此后,欠采樣輸出信號A′至F′提供給微調(diào)及校正電路(6)進行補償和平衡的微調(diào)和校正;最后微調(diào)/校正的信號A″至F″供給數(shù)字伺服電路(1)的微調(diào)及校正電路,產(chǎn)生聚焦誤差信號(FE)和光道偏離誤差信號(TE)。
文檔編號G11B7/09GK1178974SQ9711951
公開日1998年4月15日 申請日期1997年9月19日 優(yōu)先權日1996年9月23日
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