线速度与轨道间距的校正装置与方法 【发明领域】
本发明为一种应用于光学记录媒体读/写装置的线速度与轨道间距校正装置与方法。
背景技术
光学记录媒体，如CD-R、CD-RW、CD-ROM、DVD、DVD-RAM等，通常以光学记录媒体读/写装置等来读取。这些光学记录媒体读/写装置必须依据再现的同步信号或马达转频脉冲信号，才能正确控制主轴马达的转速。并利用“时间码对轨数”的转换机制做精确计算，才能将激光束位移至盘片的正确位置(亦即跳轨动作)。而时间码对轨数的转换机制须利用线速度及轨道间距等参数作为计算基准。依据目前的CD标准，记录的线速度必须介于1.2及1.4米/秒，轨道间距(track pitch)必须介于1.5及1.7μm的间。然而，实际所播放的盘片的写入速度及轨道间距则无法预知。因此，公知的技术通常使用最低的写入速度及最大的轨道间距作为计算的初始参考标准，然后再依跳轨过程实际反馈的轨数与时间码关系逐次修正线速度及轨道间距的值。然而，这种方式却时常使得激光束无法正确且快速地位移至正确的轨道，而浪费很长的搜寻时间。
为解决此问题，公知技术提出校正等线速度(Constant Linear Velocity，以下简称CLV)读取的读/写装置，但无法校正以等角速度(Constant AngularVelocity，以下简称CAV)读取的读/写装置。该公知方式是以数据帧同步信号(frame sync signal)及马达旋转周期两者地比例来计算线速度。另外，公知的技术也仅能针对已记录有数据的光学记录媒体进行线速度校正，无法在空白盘片上进行校正。
由于线速度为量测数据密度的重要指标，且此参数有助于准确地使激光束定位。因此，如何进行有效的线速度校正并使校正的方法可不受限于CLV模式或有数据的盘片，这是本领域所急于克服的问题。
【发明内容】
有鉴于所述的问题，本发明的主要目的在提出一种可应用于各种光学记录媒体读/写装置的线速度与轨道间距校正方法，无论该光学记录媒体是否已记录数据或空白盘片，皆可提供高精密度的校正。
本发明的另一目的在提出一种可适用于任何马达旋转控制模式下的校正方法，无论光学记录媒体读/写装置是设定为CLV或CAV模式，皆可提供高精密度的校正。
基于所述的目的，本发明提供一种线速度与轨道间距校正装置，该校正装置包含一位时钟脉冲发生单元，依据从一光学记录媒体所读取的再现信号，产生高于该再现信号的频率的位时钟脉冲信号；一数据密度计数单元，以位时钟脉冲信号计数马达旋转周期信号的长度而产生数据密度；以及一计算单元，依据数据密度以及所设定的马达转频脉冲周期计算该光学记录媒体的线速度。
本发明还提出一种线速度与轨道间距校正方法，该校正方法包含下列步骤：首先，执行光学记录媒体读/写装置的初始化程序。然后，判定光学记录媒体的类型为空白或已记录了数据。再将激光读取头归位。接着，比较马达的转频脉冲及该光学记录媒体的再现信号，以计算第一数据密度的值。然后，依据该第一数据密度的值，及一校正方程式，计算该光学记录媒体的线速度。然后，计算跳跃任K轨道所经过的数据区块数n，以取得第二数据密度的值。接着，依据该光学记录媒体的线速度，及该第二数据密度的值，及依据一跳轨方程式，计算轨道间距。
【附图说明】
图1为本发明的线速度校正电路的功能方块图。
图2为本发明的CAV模式下的同步位时钟脉冲发生器。
图3为本发明的CLV模式下的同步位时钟脉冲发生器。
图4A-4B为本发明的校正流程图。
附图中编号说明
10：校正装置
11：分频器
12：同步位时钟脉冲发生器
13：数据密度计数单元
14：计算单元
21：特征提取装置
22：锁相回路
221：锁相回路分频器
222：相位频率检测器
31：锁相回路
311：锁相回路分频器
312：马达转速控制器及光盘播放机系统
313：RF信号再现装置
314：特征提取装置
【具体实施方式】
本发明利用两个信号来计算出线速度。第一个信号为光学记录媒体读/写装置中的主轴马达旋转时所产生的转频脉冲(Frequency Generator Pulse，以下简称FG脉冲)。另一个信号为由光学记录媒体上所读取的再现信号(playback signal or reproduced signal)，如EFM(8位向14位调制)信号(eight-bit to fourteen-bit modulation)或摆动信号(Wobble signal)。
图1为本发明线速度与轨道间距校正装置的方块图。如该图所示，校正装置10包含一分频器11、一同步位时钟脉冲发生器12、一数据密度计数单元13、一线速度与轨道间距计算单元14。
光学记录媒体读/写装置利用马达转速控制器(未示于图)来控制光学记录媒体的旋转速度。每旋转一周，马达转速控制器会产生特定数目的FG脉冲，例如6个脉冲，且定义马达一圈所产生的FG脉冲个数为Y。利用FG脉冲便可计算光学记录媒体所旋转的圈数或角度，以及作为等角速度的马达控制。分频器11便依据FG脉冲(FG Pulse)及一设定值(X)，产生一相对于光学记录媒体转速的旋转周期信号(FG/X)。如果光学记录媒体转一周产生6个FG脉冲，且X设为6，便表示该校正装置10是以光学记录媒体旋转一周为计算单位，亦即光学记录媒体旋转一周时，分频器11产生一个脉冲的旋转周期信号。
从光学记录媒体上可读取再现信号。例如，对于已刻录数据的记录媒体，可读取其EFM信号。而对于尚未记录数据的记录媒体，可读取其摆动信号(ATIP或Wobble signal)。同步位时钟脉冲发生器(Synchronous Bit-ClockGenerator)12依据所读取的再现信号，产生高频的位时钟脉冲BC(Bit-Clock)。该同步位时钟脉冲发生器12为一锁相回路(Phase Lock Loop，PLL)，并根据输入信号产生N倍频率的位时钟脉冲。同时，在同步位时钟脉冲发生器12达到锁定状态时，会输出一PLL锁定指示信号。同步位时钟脉冲发生器12在CLV与CAV状态时具有不同结构，其详细结构容后叙述。
当同步位时钟脉冲发生器12输出一PLL锁定指示信号后，数据密度计数单元13便根据旋转周期信号计算位时钟脉冲BC的脉冲数，并产生数据密度。该数据密度计数单元13可为一计数器(counter)，用来计算位时钟脉冲BC的脉冲数，便可得知光学记录媒体在每两个旋转周期信号的间有多少数据量，并输出该数据密度给计算单元14。
计算单元14是用来计算线速度与轨道间距。计算单元14依据式(1)来计算线速度β：XY×2·π·ββ×C=M--(1)]]>
其中，X/Y表示光学记录媒体旋转的圈数，M表示数据密度计数单元13输出的数据密度，亦即FG脉冲经分频的信号(FG/X)脉冲间隔内所含的数据量，C表示光学记录媒体单位时间所应输出的数据量，R为读取头位于光学记录媒体的位置或半径。根据光盘记录媒体的规格书，规范0:2:0(零分两秒零区块)的位置在实体盘片上的半径R为25毫米，因此在0:2:0位置作M值计算可将R视为已知。由于X、Y、R、C、以及M均为已知数，因此可确实求得线速度β(单位为米/秒)。
使用式(1)来计算线速度时，不同的再现信号会有不同C值。例如，如果再现信号为EFM，且计算脉冲为位时钟脉冲时，则C为75*98*588，且M表示在FG/X脉冲周期内所含的位量。依据一般的规格，光学记录媒体每秒可记录75个数据区块(block)，每个数据区块有98个EFM数据帧(frame)，每个EFM数据帧有588T(数据位时钟脉冲)(data bit clock)。由此可知，75*98*588即为光学记录媒体转一秒所含的全部位时钟脉冲。
若以CD-R或CD-RW等为例而言，若计算脉冲为摆动信号，则C为22050，且M代表每个FG/X脉冲周期内所含的摆动时钟脉冲的量(wobble-clockamount)。若计算脉冲为双相时钟脉冲(biphase clock)，则C为6300，且M代表每个FG/X时钟脉冲周期中双相时钟脉冲的量(biphase clock amount)。
由于X、Y、R、C、以及M均为已知数，因此可确实求得线速度β。同时，由于位时钟脉冲BC的频率高，因此线速度β的精确度亦相对提高。对于摆动信号或双相时钟脉冲的情况，由于其分辨率较差，因此可先将所述信号倍频至位时钟脉冲BC的分辨率。例如可将摆动信号倍频196倍，而将双相时钟脉冲倍频686倍，如此线速度β的精确度可获得与位时钟脉冲BC一样。
取得线速度β的值的后，便可更进一步计算轨与轨的间的距离(track-pitch)，或称为轨道间距，以t表示。本发明推导出式(2)来计算轨道间距t：n75×β=2·π·(R1+R22)×(R1-R2t)--(2)]]>
其中，n表示所跳跃的总数据区块数(以block为单位)，75表示一秒所经过的数据区块数。n/75便可得知从开始0:2:0(零分两秒零区块)的位置到跳跃n个数据区块中间所经过的时间。n/75*β便表示其间所经过的距离(spiral distance)。
在式(2)中，Ri＝25毫米为已知，且数据密度M1及M2可由数据密度计算单元得到，但R2为未知数。但由式(1)可推导出M与R为正比的关系，因此：R1R2=M1M2,]]>⇒R2=M2M1×R1--(3)]]>由式(2)与式(3)可得轨道间距t的值为t=75πnβ·((M2M1)2-1)·R12--(4)]]>
由以上的说明可知，图1的结构可以高精密度的位时钟脉冲作为计算线速度的参考，所以计算所得的轨道间距值的分辨率更为优良。由于本发明的再现信号的读取并不限于使用EFM的同步信号，亦可使用摆动的ATIP信号，所以即使是空白的光学记录媒体，同样可达到准确校正的效果。而且，本发明的线速度校正同样可应用于等线速度与等角速度控制的模式。
图2为应用于等角速度模式(CAV)的同步位时钟脉冲发生器的实施例。由于是等角速度模式，所以主轴马达的转速是固定的，而光学记录媒体在不同半径的切线速度会改变，亦即再现信号的特征模态频率会随半径而改变。特征提取装置21从光学记录媒体读取再现信号，如EFM或ATIP信号，判定该光学记录媒体的类型，并抽取出其特征模态(feature pattern)，例如同步信号，以作为参考信号输入锁相回路22。例如，有数据的光学记录媒体的再现信号的特征模态为EFM同步信号；而空白光学记录媒体的再现信号的特征模态则为ATIP同步信号、双相位时钟脉冲或摆动时钟脉冲。
锁相回路(PLL)22包含一N分频器221、一相位频率检测器222、一回路滤波器223、以及一压控振荡器224。该锁相回路22的功能与结构与一般PLL的功能与结构相同，不再重复说明。利用此一锁相回路22可使输出的位时钟脉冲追踪特征模态因读取头所在位置的半径变化而产生的频率变化。另外，由于锁相回路22包含一N分频器221，若以EFM为例，则N可设定为588，以产生与记录媒体的数据位频率相同频率的位时钟脉冲(bit clock)信号。
图3则为应用于等线速度模式(CLV)的同步位时钟脉冲发生装置的实施例。由于是等线速度模式，所以主轴马达的转速是会改变的，而光学记录媒体的不同半径的切线速度则相同。图3与图2最大的差异在于图3的实施例是将参考信号(在此实施例设为位时钟脉冲)设定为固定频率，而以控制马达转速的方式来达到所要的线速度，并产生可锁定参考信号的再现特征模态。而图2的实施例则是将马达的转速视为固定值。
如图3所示，一分频器311将固定的位时钟脉冲的频率除以N。相位频率检测器315与回路滤波器316接收分频器311与特征提取装置314所输出的信号，并产生控制信号给马达转速控制器及光盘播放机系统312。马达转速控制器312即根据控制信号控制播放机的主轴马达的转速，以使其上的盘片保持相同的线速度。RF信号再现装置313则用来读取盘片的再现信号。特征提取装置314便可抽取出该再现信号的特征模态，以作为锁相回路的反馈信号，并判定该光学记录媒体上的再现信号为何种类型，其功能与方式与图2的实施例相同。
对照于图1的功能方块图，如果其同步位时钟脉冲发生装置12所使用的是图2的实施例，则表示FG脉冲是固定的值。反的，如果使用的是图3的实施例，则表示其FG脉冲会受到同步位时钟脉冲发生装置12中的马达转速控制器312的控制而变化的。事实上，图2与图3的设计原理皆相似，皆是马达的FG脉冲与再现信号两者关系的运用。
依据所述的方法，本发明的线速度与轨道间距的校正流程图如图4所示。由所述的运算，便可得知校正的线速度β及轨道间距t。
步骤401至404为一般的初始化程序。首先，将光学读取头(OpticalPick-Up，OPU)归位，即将光学读取头移到启动区域(Lead-In Area)，步骤401。然后，启动激光束并聚焦，以读取从光学记录媒体上所反射回来的RF信号，步骤402。将马达控制在CLV模式或CAV模式，步骤403。然后进行锁轨及读取的动作，对准轨道的位置并读取盘片的RF再现信号(reproductionsignal)，步骤404。
由RF再现信号中是否存在EFM的信号，以判定光学记录媒体的类型是否为含有数据，步骤405。如果是空白的光学记录媒体，便用ATIP信号作校正的信号依据，否则便使用EFM信号。然后，将光学记录媒体设定在0:2:0，数据记录的起始位置，即光学记录媒体的半径为25毫米(R1)的位置，步骤406。
然后，启动图1的线速度校正装置，比较马达的频率产生脉冲及该光学记录媒体的再现信号，以取得第一数据密度M1的值。然后，依据该第一数据密度的值M1，及所述的线速度计算方程式，计算该光学记录媒体的线速度β，步骤407。
然后，将读取头移动任K轨道的位移量(半径为R2的位置)，量测到达位置的时间码并计算此K轨跳跃所经过的数据区块数n(block numbers)，步骤408。然后，再启动线速度校正装置，同样以比较马达的转频脉冲及该光学记录媒体的再现信号的方式以计算第二数据密度M2的值，步骤409。
取得M1，M2，及线速度β的值后，便可依据所述的跳轨方程式(4)得出t的值，以准确地得知轨道间距，步骤410。最后，结束校正程序，步骤411。
综上所述，本发明可适用于任何固定旋转速度下的校正，无论光学记录媒体读/写装置是设定为CLV或CAV模式，皆可提供高精密度的校正。而且，由于本发明使用位时钟脉冲信号为量测的单位，因此比公知所使用的EFMsync信号更为准确。而且，本发明可应用ATIP信号作为校准的依据，因此即使光学记录媒体尚未加载数据时，亦可进行线速度校正。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，且已达广泛的实用功效，凡依本发明权利要求范围所作的等效变化与改进，皆仍属本发明涵盖的范围内。