TW546644B - Focus control apparatus and focus control method - Google Patents

Description

546644 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明之技術領域： 本發明係有關一種用於多層光學記錄碟片之重放裝寘 ，尤指一種層跳躍控制技術，用以使物鏡移動於聚焦方向 上，以便實施焦點伺服動作於任何所想要之記錄層上。 本發明之背景： 近幾年來，一種被稱爲D V D 〃的光碟已經被付諸 實行，作爲大容量的記錄媒體，D V D的每一側至多有兩 個記錄層，並且能夠記錄於其兩側上。用於這種多層光學 記錄碟片之重放裝置需要包含在和光碟有關的聚焦方向上 ，控制物鏡的距離之功能（層跳躍功能），使得，於再生 下，在一焦點伺服動作正進行於任何記錄層上之狀態中， 已經做成對另一層之再生請求的情況中，焦點伺服動作可 以被實施於目標層上。 此時，重放裝置在再生光碟的日期之前，在個別層中 實施焦點偏移的自動調整，使得每一碟片，在使抖動的數 量達最小之位置處可以產生焦點伺服動作的引入（Pull-in) ，以給予最佳的再生特性。 更明顯地說，如圖8之流程圖所示，在日期再生之前 ，首先爲較低層（較接近物鏡之層，並且將被稱爲 '"層0 〃）實施伺服之自動調整，藉以設定層0之焦點偏移（ S 5 0 1 )。而後，爲層1做成層跳躍（S502)，並 且爲層1實施伺服之自動調整，藉以設定層1之焦點偏移 (S 5 0 3 ) ° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） 1请先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨0' 訂 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 546644 A7 _B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，爲層0做成焦點跳躍（S 5 0 4 )，並且開始 資料之再生（S 5 0 5 )。從那時以後，使用焦點偏移之 設定値，在個別光碟間的差異能夠被吸收，以實施可靠的 層跳躍及焦點伺服動作的引入。附帶地說，雖然這些程序 有時候在光碟媒體的鑑別之後，此程序將可予以省略。 本發明之槪述： 此時，在上面所述之用於焦點偏移的自動調整程序中 ，從層0到層1之層跳躍（S 5 0 2 )需要在層0之焦點 偏移的自動調整（S 5 0 1 )之後，且在層1之焦點偏移 的自動調整（S 5 0 3 )之前被做成。 此時，用於層1之最佳焦點偏移尙未被設定，而因此 ，在被考慮爲標準之焦點誤差位準幾乎變爲零之點產生焦 點伺服動作的引入。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在這方面，有些光碟具有焦點誤差訊號特性，其光學 地展現層1中之偏移，如藉由例舉於圖9 A中所示。甚至 在這樣的碟片中，在焦點偏移的自動調整之後，焦點伺服 動作能夠被引入於如藉由例舉於圖9 B中所示之點處，而 因此，層跳躍能夠成功。但是，在設定最佳焦點偏移之前 的層跳躍程序（S 5 0 2 )時，焦點伺服動作被引入於如 圖9 C中的P c點所示之點處，在此情況中，引入點接近 於引入係有可能之範圍的極限（圖9 C中的粗體線部分） ，使得層跳躍有時候會失敗，而沒有引入聚焦。 本發明之目的在於提供技術，其甚至在焦點偏移的自 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 546644 A7 B7 五、發明説明（3 ) 動調整之前，能夠可靠地產生層跳躍。 爲了解決上面的問題，依據本發明之焦點控制裝置包 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 括： 一物鏡，其使光聚焦於具有多個訊號記錄層的光碟上 焦點驅動機構，用以使物鏡移動於和光碟之記錄層成 正交的方向上； 光偵測機構，用以偵測來自該光碟之反射光； 焦點誤差訊號產生機構，用以根據該光偵測機構之偵 測訊號來產生焦點誤差訊號，該焦點誤差訊號對應與該光 碟之該等記錄層的任何記錄層有關之該物鏡的散焦； 記錄層移動控制機構，用以根據誤差訊號來產生一控 制該焦點驅動機構的訊號，以便使該物鏡即將被聚焦於其 上的記錄層移動；及 焦點引入機構，用以引入該物鏡之焦點於該物鏡即將 被聚焦於其上的該記錄層上，該引入機構被允許藉由該記 錄層移動控制機構而被打開或關閉； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中，該記錄層移動控制機構從對應於某一記錄層之 該焦點誤差訊號的最大値及最小値來計算中間値；以及 假如使該物鏡之聚焦位置移動至該記錄層，當該焦點 誤差訊號已經對應於中間値時，該焦點引入機構被打開。 .在此，中間値不需要是很精確的中間値，但是如果其 處於誤差位準波形之中央點的附近中，則本發明之目的能 夠被令人滿意地達成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 546644 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 此外，依據本發明，用於具有多個訊號記錄層之光碟 的焦點控制方法包括： 從一焦點誤差訊號的最大値及最小値來取得中間値， 該焦點誤差訊號係由該等記錄層的某一記錄層所產生的， 並且，在跳躍至記錄層的牌跳躍處，當該焦點誤差訊號已 經對應於中間値時，一焦點伺服動作被引入。 附圖之簡略說明： 圖1係顯示一多層光學記錄碟片重放系統之焦點控制 機構的h塊圖； 圖2係用以解釋一多層光學記錄碟片之構造的解釋圖 圖3係用以解釋一光學拾波器之構造的光學路徑圖； 圖4係顯示一機構之結構的剖面圖，其中，物鏡藉由 一兩軸致動器而被驅動於其聚焦方向上； 圖5係在物鏡已經從一較遠離於雙層光學記錄碟片之 位置移動至一較接近光碟之位置的情況中，標準的焦點誤 差訊號之波形圖； 圖6係解釋此實施例中之層跳躍控制機構之處理操作 的流程圖； 圖7係解釋根據焦點誤差訊號之波形來設定引入點之 程序的解釋圖； 圖8係解釋用以設定焦點偏移之習知程序的流程圖； 以及 本紙張尺彦適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 4^:*h^·;,於枣川ήνΑ 本 Λ ；

546644 A7 B7 五、發明説明（5 ) 圖9 A到圖9 C係解釋焦點誤差訊號特性與焦點伺服 動作之引入間的關係之解釋圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對照表 1 1 光碟 1 2 轉軸馬達 1 3 光學拾波器 1 4 焦點誤差產生電路 1 5 層跳躍控制電路 1 6 引入點設定電路 1 7 開關 1 8 焦點伺服控制電路 1 9 加法器電路 2 〇 焦點控制驅動電路 2 1 兩軸致動器 1 3 a 物鏡 1 3 b 準直透鏡 1 3 c 極化棱鏡 1 3 d 半導體雷射訊號產生器 1 3 e 柱面透鏡 1 3 f 光偵測元件 1 3 g 物鏡夾具 2 1 a 聚焦線圈 2 1 b 磁鐵 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 546644 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 21c 物鏡支撐彈簧 50 再生電路 較佳實施例之詳細說明： 將參照圖形來說明本發明之實施例，圖1係顯示一多 層光學記錄碟片重放系統之焦點控制機構的方塊圖，在此 多層光學記錄碟片重放系統中，一具有多層記錄結構之光 碟（、例如D V D )藉由一轉軸馬達1 2來驅動而以預定的 速度轉動，同時，雷射光束係發射自一光學拾波器1 3， 並且藉由一物鏡1 3 a而被聚焦於光碟1 1的任何記錄層 上。除此之外，藉由光學拾波器1 3來讀取反射自該記錄 層之光，部分所讀取之光學訊號被轉換成電訊號，其被輸 入至一焦點誤差產生電路1 4，此焦點誤差產生電路1 4 自所轉換之電訊號產生焦點誤差訊號。在此，焦點誤差訊 號之產生，舉例來說，能夠以光學拾波器1 3之光接收部 分被設置有一象限光偵測元件來予以產生，此象限光偵測 元件藉由像差法以使上、下、右及左光偵測元件輸出之差 値放大。 此外，由光學拾波器1 3所讀取之訊號被轉換成電訊 號（RF訊號），其被輸入至一再生電路5 0，再生電路 5 0根據記錄於光碟之記錄層上的數位訊號而再生聲音資 料、影像資料等等。附帶地說，再生電路5 0也能夠再生 單層結構之光碟。 由焦點誤差產生電路1 4所產生之焦點誤差訊號被輸 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ΙΊ . 丨·!· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ29<7公釐） -9- 546644 A7 B7 五、發明説明（7 ) 入至一層跳躍控制電路1 5及一引入點設定電路1 6。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 層跳躍控制電路1 5控制在一情況中之層跳躍程序， 在此情況中，在焦點伺服動作正進行於光碟的某記錄層上 之狀態中，已經做成對另一記錄層之聚焦移動的請求。更 明確地說，當爲了移動至另一記錄層所做成之請求時，一 開關1 7就被致動以關閉焦點伺服。之後，在來自焦點誤 差產生電路1 4之焦點誤差訊號正被監視的同時，用以驅 動物鏡1 3 a之訊號被輸出至一加法器電路1 9。除此之 外’當已經完成層跳躍時，開關1 7被致動以打開焦點伺 服。 引入點設定電路1 6從焦點誤差訊號之波形來計算在 層跳躍時之焦點伺服動作的引入點，引入點設定電路1 6 的詳細程序將解釋於後。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由一焦點偏移自動調整電路、一增益調整電路、一 相位補償電路、一放大器電路等等來構成一焦點伺服控制 電路1 8，並且此焦點伺服控制電路1 8執行焦點伺服程 序，其中，一即將被施加於聚焦線圏（參照圖5 )之控制 訊號被產生，使得所輸入之焦點誤差訊號可以變成一參考 位準，也就是說，焦點伺服控制電路1 8在其轉動期間等 等執行一對付所謂的光碟1 1之〃表面振盪〃的程序，並 且致使雷射光束之聚焦位置以繼續緊接著訊號記錄面，焦 點伺服控制電路1 8具有藉由轉換開關1 7所控制之焦點 誤差訊號輸入的〇N/〇F F。 加法器電路1 9將來自焦點伺服控制電路1 8及層跳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 546644 A7 _— ___B7_ 五、發明説明（8 ) 躍控制電路1 5之物鏡1 3 a驅動訊號加在一起，並且將 結果的和輸出至一焦點控制驅動電路2 0。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 焦點控制驅動電路2 0產生用以驅動物鏡1 3 a之電 壓’以作爲對應於所輸入之控制訊號，而且焦點控制驅動 電路2 0將此電壓供應至兩軸致動器2 1。 附帶地說，上面我述之個別電路的程序可以藉由軟體 來予以實施，這樣的程式（舉例來說，一驅動器程式）可 以以將該程式被記錄於儲存媒體（例如光碟）上如此之方 式而存在於市面上。 兩軸致動器2 1使光學拾波器1 3之物鏡1 3 a致動 及驅動於物鏡之聚焦方向與光碟之徑向方向兩方向上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此例中，多層光學記錄碟片係一具有二記錄層之雙 層結構，如圖2所示，並且在再生期間較接近於物鏡1 3 a之層將被稱爲vv層〇 〃 ，而較遠離於物鏡1 3 a之層將 被稱爲 ''層1 〃 ，在此圖形中，以實線所指示之記錄層爲 層0，且以虛線所指示之記錄層爲層1。舉例來說，此多 層光學記錄碟片之外側尺寸爲直徑1 2 0 m m及厚度 1·2mm，其等於CD-ROM之尺寸。但是，一 DVD具有兩碟片（各碟片爲〇 · 6mm厚）被堆疊在一 起之結構’資料能夠被記錄於每一面的至多兩層上，並且 能夠被記錄於碟片的兩面上，假如是單面單層記錄的話， 碟片的儲存容量爲4 · 7Gby t e s ，假如是單面單層 記錄的g舌’碟片的儲存容量爲8 _ 5Gby t e s ，假如 是雙面單層記錄的話，碟片的儲存容量爲9.4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -11 - 546644 A7 B7_ 五、發明説明（9 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Gby t e s ，而假如是雙面雙層記錄的話，碟片的儲存 谷重爲17Gby t e s ’碟片的軌道間距爲0 · 7 4 # m，且用於此碟片之資料讀取雷射的波長爲6 5 0 n m 。附帶地說，不用說，依據本發明之層跳躍控制不僅可應 用於雙層結構的光碟，而且也可應用於具有三層或三層以 上之層結構的光碟。 藉由光學拾波器1 3而從光碟1 1讀取資料，如圖3 所示，藉由例舉，光學拾波器係由物鏡1 3 a 、一準直透 鏡1 3 b、一極化稜鏡1 3 c、一半導體雷射訊號產生器 1 3 d、一柱面透鏡1 3 e、及一光偵測元件1 3 f來組 構成的。發射自半導體雷射訊號產生器1 3 d之雷射光束 直線傳播經過極化稜鏡1 3 c ，且通過準直透鏡1 3 b， 並且之後藉由物鏡1 3 a而被聚焦在光碟1 1的任何記錄 層上。反射自光碟1 1之光後退經過物鏡1 3 a ，且通過 準直透鏡1 3 b，之後藉由極化稜鏡1 3 c而使此光正交 地彎曲，並且此光之後經過柱面透鏡1 3 e而進入光偵測 元件1 3 f。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖4係一機構圖，其中，物鏡1 3 a藉由兩軸致動器 2 1而被驅動於聚焦方向上。物鏡1 3 a經由一物鏡夾具 1 3 g而被物鏡支撐彈簧2 1 c所支撐，以便能夠被自由 地垂直或水平放置，聚焦線圈2 1 a被放置在物鏡1 3 a 附近，並且一磁鐵2 1 b進一步被放置在外側，當控制訊 號被供應至聚焦線圈2 1 a時，在聚焦方向上給予物鏡 13s 一*驅動力’如问由前頭所指不的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29^^) ~ -12- 546644 A7 ____B7 五、發明説明（10 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖5係在物鏡已經從一較遠離於雙層光學記錄碟片 1 1之位置移動至一較接近光碟1 1之位置的情況中，標 準的焦點誤差訊號之波形圖，在圖形中，由箭頭所指示之 層0的聚焦點〃爲下層（層0 )之聚焦位置，而層1 的聚焦點〃爲上層（層1 )之聚焦位置。在此，層0之聚 焦點及層1之聚焦點的焦點誤差位準視光學特性而改變， 並且他們不會一直彼此一致。參考零的焦點誤差訊號電壓 ，向上的方向將被稱爲'"H i方向〃，而向下的方向將被 稱爲"L 〇方向〃，除此之外，因爲光碟的特性等等因素 ，所以在焦點誤差訊號電壓爲零的位置並非一直是用以讀 取資料的最佳位置，因此，在資料的再生之前，需要先調 整焦點偏移。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參照圖形，當物鏡1 3 a已經開始移動自較遠離於光 碟1 1之位置時，焦點誤差訊號一旦在H i方向上形成一 波峰，並且走到所到達之參考位準附近之層0的聚焦點。 之後，焦點誤差訊號在L 〇方向形成一波峰，且再次通過 參考位準，並且，他在H i方向上形成一波峰。除此之外 ，他走到後續所到達之參考位準附近之層1的聚焦點。當 物鏡1 3 a移動至一仍較接近於光碟之位置時’訊號再次 在L 〇方向形成一波峰。 如上述所建構的，此實施例中之層跳躍控制機構的處 理操作將參照圖6所示之流程圖來予以說明。 以光碟1 1被裝載、在光碟被裝載的狀態中打開電 '源 、或者接受來自使用者之光碟重放指令如此之條件的觸發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 546644 A7 B7 五、發明説明（11 ) 器來開始此程序，這樣，每一光碟或每一重放執行此程序 ’豬此，允許其對付光碟之特性上的差異、服務環境上的 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 改變等等。 首先，層跳躍控制電路1 5執行一焦點-誤差-位準 測量程序（S 1 〇 1 )，以焦點誤差訊號被觀察，而同時 物鏡1 3 a正被從相對於光碟1 1之一較遠離位置移動至 一較接近位置如此之方式來執行焦點-誤差-位準測量程 序（S 1 〇 1 )，在此時機時所獲得到之焦點誤差訊號波 形的例子被顯示於圖7中。 引入點設定電路1 6根據焦點誤差訊號波形來設定焦 點伺服動作之引入點（S 1 0 2 )。具體來說，獲得到圖 7所示之焦點誤差訊號波形中之層1的最大誤差位準（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 L 1 — t ο p )及最小誤差位準（L 1 — b t m )。除此 之外，藉由計算位準（Ll_t op)及（Ll_b tm )之平均値所獲得到的位準L 1 — t a r g e t被設定爲 焦點伺服動作的引入點，也就是說，焦點伺服動作的引入 點變成層1之誤差位準波形的中央點。但是，此引入點不 需要是很嚴格的，也就是說，如果引入點位在誤差位準波 形之中央點的附近，仍能夠令人滿意地達成本發明之目的 〇 當用於層1之焦點伺服動作的引入點已經被設定時， 用於層0之焦點伺服首先被打開，並且實施用於層〇之伺 服的自動調整，藉以設定用於層0之焦點偏移（S 1 0 3 )。而後，當用於層0之伺服的自動調整已經結束時，焦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ -14- 546644 A7 B7____ 五、發明説明（12 ) 點伺服動作被關閉，並且對層1做成層跳躍（s 1 0 4 ) 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 具體來說，層跳躍控制電路1 5設定在引入點（L 1 一 t a r g e t )處之焦點偏移的値，其已經被設定於程 序S 1 〇 2中。除此之外，電路1 5輸出一用以驅動物鏡 1 3 a之訊號，並且他以引入點（L 1 — t a r g e t ) 之偏移來打開焦點伺服，而同時監視由焦點誤差產生電路 1 4所產生之焦點誤差訊號（因爲在打開焦點伺服之後’ 焦點伺服動作被引入，所以引入與打開兩者之時序通常不 同）。 其後，用於層1之伺服的自動調整被實施，並且在自 動調整之後的焦點偏移値被設定（s 1 0 5 )。 在用於層1之伺服的自動調整已經結束之後，對層〇 做成層跳躍（S 1 〇 6 )，並且開始一用以再生記錄於光 碟上之資料的程序（S 1 0 7 )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 附帶地說，雖然在上面的例子中已經解釋了用於雙層 結構之光碟的上層之試驗性偏移値的設定，但是本發明並 非限定於此，而是本發明也可應用於，舉例來說，在下層 的焦點偏移被設定之前，先做成從尙層到下層的層跳躍之 情況。況且，本發明藉由執行類似的程序而可應用於一具 有三層或三層以上之結構的光碟。此外，假如做成層跳躍 ，不僅在焦點偏移的自動調整之前，而且在資料再生期間 ，能夠使用在前述程序中所設定之焦點伺服動作的引入點 値。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -15- 546644 A7 B7 五、發明説明（13 ) 這樣，依據本發明，甚至在焦點偏移的調整之前，能 夠可靠地產生層跳躍。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16-

Claims (1)

1. 546644 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 第90126302號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國92年1月3日修正 1 . 一種焦點控制裝置，其控制物鏡之焦點，該物鏡 用以使光聚焦於一具有多個訊號記錄層之光碟上，該裝置 包括= 焦點驅動機構，用以使物鏡移動於和光碟之記錄層成 正交的方向上； 光偵測機構，用以偵測來自該光碟之反射光； 焦點-誤差-訊號產生機構，用以根據該光偵測機構 之偵測訊號來產生焦點誤差訊號，該焦點誤差訊號對應與 該光碟之該等記錄層的任何記錄層有關之該物鏡的散焦； 記錄-層移動控制機構，用以根據誤差訊號來產生一 控制該焦點驅動機構的訊號，以便使該物鏡即將被聚焦於· 其上的記錄層移動；及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 焦點引入機構，用以引入該物鏡之焦點於該物鏡即將 被聚焦於其上的該記錄層上，該引入機構被允許藉由該記 錄層移動控制機構而被打開或關閉； 其中，該記錄-層移動控制機構從對應於某一記錄層 之該焦點誤差訊號的最大値及最小値來計算中間値；以及 假如使該物鏡之聚焦位置移動至該記錄層，當該焦點 誤差訊號已經對應於中間値時，該焦點引入機構被打開。 2 . —種包括如申請專利範圍第1項之焦點控制裝置 的光碟重放系統。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 546644 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 ·如申請專利範圍第2項之光碟重放系統，其中， 在該光碟的重放之前先執行一程序，在該程序中，該記錄 -層移動控制機構從對應於某記錄層之該焦點誤差訊號的 最大値及最小値來計算中間値。 4 · 一種焦點控制裝置，其中，爲一具有多個訊號記 錄層之光碟控制物鏡之層跳躍，該裝置包括： 用以從一焦點誤差訊號的最大値及最小値來取得中間 値之機構，該焦點誤差訊號對應於物鏡之散焦，並且其係 由該等記錄層的某一記錄層所產生的；以及 打開一焦點伺服之機構，該焦點伺服引入該物鏡之焦 點，具有一偏移，而在該偏移處，該焦點誤差訊號對應於 中間値，假如跳躍至記錄層的層跳躍。 5.—種爲具有多個訊號記錄層之光碟控制物鏡之層 跳躍的方法，包括下面的步驟： 從一焦點誤差訊號的最大値及最小値來取得中間値， 該焦點誤差訊號對應於物鏡之散焦，並且其係由該等記錄 層的某一記錄層所產生的；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 打開一焦點伺服，該焦點伺服引入該物鏡之焦點，具 有一偏移，而在該偏移處，該焦點誤差訊號對應於中間値 ，假如跳躍至記錄層的層跳躍。 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）