TWI358059B - Apparatus and method for calibrating a laser imagi - Google Patents

Description

1358059 一透鏡； 一媒體托架；及 一調整機構，其構成為： --(a)對於一媒體上的大致所有位置決定出一音圈增益 5 ;及 --(b)回應於在該媒體上各位置所決定的該音圈增益來 調整該透鏡與一位於該媒體托架上的媒體之間的一距離。 圖式簡單說明 第1A圖顯示藉由一改變的音圈電壓（毫伏特)vs.時間（ 10 毫秒)所界定之一音圈施加電壓的圖形； 第1B圖顯示對應於第1A圖的音圈施加電壓之透鏡Z距 離的圖形，其中顯示透鏡移動距離(微米）vs.時間（毫秒）； 第2A圖顯示第1A圖所示類型之一音圈扭轉率（slew rate) p的圖形； 15 第2B圖為對應於第2A圖的音圈扭轉率p之第一總和 訊號P 1 ; 第2C圖為對應於第2A圖的音圈扭轉率p之第二總和 訊號P 2， 第2D圖為對應於第2A圖的音圈扭轉率p之第三總和 20 訊號|0 3 ; 第3圖為第2B圖的第二總和訊號Ρι之峰值的圖形； 第4圖為一用以校準透鏡的Z距離之方法的一實施例之 示意圖，此方法可由一程式產品實施例進行；及 第5圖為一 CD碟機的實施例之示意圖，其包含一碟片 7 广的Z距離對於標籤作用最好的光強度係對應於約-80 微米（亦即朝向碟片）與約+2〇微米（亦即遠離碟片）之間的偏 移 M把例中’如果最佳標籤作用聚焦之Z距離約為1.4 公厘，對於標籤作用之聚焦偏移的Z距離將約為1.4公厘至 5 30微米=相距碟片約有1370微米。 為了達成此-30微米偏移，施加至音圈的電壓（其原本將 透鏡維持在一預定的Z距離，諸如最佳聚焦的z距離)必須改 變。電壓所必須改變的程度，則轉而依據(：1)碟機的音圈之 音圈增益(“CG”）而定。音圈增益係控制一透鏡相對於碟片 10之距離。對於第1A及1B圖，給定時間變化(毫秒)之音圈 增盈係定義為將透鏡移動一特定距離Δζ(微米）所需要之 電壓變化Δν(毫伏特），如下式： CG=AZ/AV.·.··.式 1 當供應至音圈之電壓或電流（下文單純稱為“電壓，，)改 15 變時，透鏡的Z距離將對應地改變。譬如，如第ία及1B圖 所示’當供應至音圈的電壓增加時，透鏡的Z距離對應地增 加，通常伴隨著機械慣性所造成之一相位差延遲。然而， 在習知光學碟機中不易測量出對於一特定電壓變化AV之 Z距離變化ΔΖ，因此，無法單純以測得的z距離變化λζ及 20 測得的電壓變化AV為基礎來計算音圈增益。 然而’從式1可知，如果可決定出音圈增益，可對應於 所需要的Ζ距離變化ΔΖ來計算出電壓變化Λν，如下式： AV=AZ/CG....··式 2 另一複雜問題在於音圈增益係易隨著碟片表面而改變 9 1358059 。譬如，音圈增益隨著列印程序進行而受到溫度變化的最 強烈影響。為此，雖然習知的CD碟機中可將一預定的偏移 施加至透鏡，由於變動的音圈增益而導致結果並不有效。 結果，若要使偏移有效，音圈增益必須在碟片上的各位置 5 以反復方式持續地評估及調整，所以可施加正確的電壓偏 移來獲得所需要之Z距離偏移。因此，需要精確地瞭解碟片 上各位置之音圈增益藉以在碟片的各位置上設定正確之Z 距離偏移。 如第2A至2D圖所示，當音圈電壓隨時間經過而以一固 10 定音圈扭轉率p線性地增加（如第1A圖所示），最佳聚焦的Z 距離係由時間t!之總和訊號的峰值加以識別（如第2B至2D 圖所示）。然而，對於一給定的掃描時間，總和訊號1〇 1, p 2, P 3的峰值之形狀可能依據音圈馬達的年齡、樣本間隔、 樣本方向（亦即透鏡移往或移離碟片）、操作溫度中之媒體類 15 型變化或其他因素而改變（如圖所示）。基於此原因，以總和 訊號/〇 !，/〇2, P 3的峰值為基礎之音圈增益計算係可進行平 均、過濾、迴歸分析等，以獲得更精確的音圈增益。尚且 ，許多樣本（譬如100+)及相關聯的計算可進行平均、過濾、 迴歸分析等，以獲得更精確的音圈增益。 20 已經決定一碟片上的一特定位置之音圈增益係與該位 置之總和訊號及輸入音圈扭轉率有關。具體言之，對於一 碟片上的一特定位置之最佳聚焦峰值附近之總和訊號中的 電壓變化率係界定了該位置之一總和訊號扭轉率。可由已 知的輸入音圈扭轉率來計算總和訊號扭轉率以產生音圈增 10 益’如下文所詳細描述。 音圈電壓的受控制變化係界定了一輸入音圈扭轉率 (“VCSR”）。具體言之，對於第2A圖，VCSR定義為： VCSR=AVc/Atc=(VC2-Vci)(Tc2-Tci)......式 3 如第3圖（身為最佳聚焦點附近之第2B圖的總和訊號P 1之放大圖）所示，可相對於該時間期間所發生之總和電壓變 化AVsr(對於tF的△VsF)來測量峰值的一上升時間(或 下降時間Δ。）。 為了精確度的緣故，當從一基線值測量時(如圖示）’較 佳在峰值抵達其40°/。峰值的時間點與抵達其9〇%峰值的時 間點之間測量一上升時間Ah(或下降時間及相關聯的 電壓變化AVsr(對於AtF的△ VsF)。此範圍限制的理由在於 :低於40%則總和訊號將受到雙重反射，高於9〇。/。則總和訊 號將受到碟片表面趨近最佳聚焦時可能發生之雜訊。並且 ，雖然顯示在40%及90%取得測量時間，應瞭解亦可在4〇% 與90%之間的任何地方取得測量時間。尚且，如後述，可 在上升時間AtR(亦即40%與9〇%之間）及下降時間AtF(亦即 90%與40%之間）期間取得測量，且這些測量值可進行平均 、過濾、迴歸分析等以產生更精確的結果。 如第3圖所不，可在峰值碰到其4〇%值的時間^與峰值 碰到其90%值的時間^2之間測量一上升時間同樣地， 可在峰值碰到其9 0 %值的時間tF】與峰值碰到其4 〇 %值的時 間tFS之間測量一下降時間A。。結果： △tR=tR2-tRi ......式4 1358059 △ tF=tF2-tF1......式 5 藉由從tR2時的總和電壓減去時的總和電壓來計算出 與上升時間相關聯之上升時間總和電壓變化AVsr。同 樣地，藉由從匕時的總和電壓減去h時的總和電壓來計算 5出與下降時間△ t F相關聯之下料間總和電壓變化△ v s f。 應注意如果在峰值的上升及下降使用相同的峰值百分 比點，上升時間總和電壓變化與下降時間總和電麼 變化AVsf相同，且可簡單地定義為AVs(如圖所示然而 ，應瞭解如果使用不同的峰值百分比點，上升時間總和電 1〇壓變化AVsr與下降時間總和電壓變化avsf可能不同。 對於上升時間△ tR及下降時間△ tF之總和訊號扭轉率 •可能定義如下： SSRi=AtR/A VsR......式 6 SSR2=Atp/A VsF......式 7 可使用這兩種總和訊號扭轉率的任一者來計算出音圈 增益，如後詳述。然而，總和訊號扭轉率SSRi，SSR2可進行 平均、過濾、迴歸分析等。譬如’總和訊號扭轉率SSRi，SSR2 可進行平均以如下式獲得一更精確的總和扭轉率(“SSR”）： SSR= (SSR,+SSR2)/2......式 8 尚且，由於總和訊號的形狀可能改變，如前述，亦可 能獲得不只一個總和訊號及對於這些額外總和訊號的各者 進行SSR判定。此外，由於在音圈扭轉率與總和訊號之間可 能具有一遲滞，測量總和訊號扭轉率時可能導入誤差。然 而’可能藉由通過最佳聚焦點兩次亦即一次在正Z方向且一 12 1358059 次在負z方向來大致抵銷此誤差。 可利用先前對於式3所述之輸入音圈扭轉率來計算音 . 圈增益。由於知道總和訊號扭轉率且知道音圈扭轉率，可 利用與用以移動透鏡之OPU相關聯的一常數k來計算音圈 5 增益。音圈增益可如下式計算： CG=(k)( 1000微米 /公厘）(SSR)/(VCSR)· ·.式 9 ’ - 譬如，如果使用具有2.54E-3公厘/伏特的常數k之一 · NEC 9100A光學讀取單元且總和訊號扭轉率經過計算為2 伏特/18.67毫秒，且如果輸入音圈扭轉率為0.619毫伏特/毫 · 10 秒，音圈增益將為： CG=(2.54E-3公厘/伏特）(1000微米/公厘）(2V/18.67毫秒 )/(0.619毫伏特/毫秒)……式10 CG=0.440微米/毫伏特......式11 因此，根據式2，將如下式由Z距離偏移Zos及音圈增益 15來決定音圈電壓偏移AVos : AV〇s=(Z〇s)/CG......式 12 ^ 如果需要-30微米的Z距離偏移，音圈電壓偏移 將如下式減小： 20 △VofdO微米/(0.440微来/毫伏特）= -68.18毫伏特...式13 結果’如果在最佳聚焦點施加至音圈的電壓▽邮為1 〇 伏特’在偏移的Z距離施加之電壓vos將為： 25 乂〇产乂〇1：-^^〇5=1.0伏特-68.18毫伏特=931.82毫伏特〜式14 13 實際上，應隨著列印進行跨過碟片來決定音圈增益， 且應該依此婦輸人音圈電壓。甚且，為了增進精確度， 可在碟片的各位置作出多個音圈增益決定；各不同的音圈 增盈結果可進行平均、過濾、迴歸分析等。 對於第4圖，可如下描述一系列步驟藉以計算將一透鏡 移動至-預定Z距離偏移^所需要之音圈增益及電壓偏移 變化AVos。當然，大致在雷射功率減小之後進行這些步驟 ’以防止在碟片上產生印記。 •后第—步驟11〇中，予員先決定一所需要的2距離偏移z〇s S如如果透鏡的初始Z距離定義為〇微米，譬如可將一 Z 距離偏移界定在約_8〇微米（亦即朝向碟片）與約+2峨米（亦 即遠離碟>〇之間。在可能位於步驟11G後或與其同時進行 之步驟12Gt ’將-大致固定的音圈扭轉率施加至透鏡23〇( 如第5A圖所示）以使透鏡23〇移動過包括最佳聚焦的一 z距 離z0F之垂直範圍。由於音圈扭轉率施加至透鏡，如步驟13〇 所示監控總和訊號vs.由碟片反射至感應器之時間。獲得總 和訊號時，在步驟140中識別出對應於最佳聚焦的z距離zOF 之峰值。從總和訊號的峰值之上升時間及/或下降時間，在 步驟150中可計算出總和訊號扭轉率。步驟16〇中，計算總 和訊號扭轉率時，可利用輸入音圈扭轉率及計算出的總和 訊號扭轉率來計算音圈增益。一旦決定出音圈增益，可在 步驟170中連同所需要的z距離偏移Zos使用音圈增益，來計 算出音圈電壓偏移AVos。最後，步驟180中，可將音圈電 壓偏移AVos施加至最佳聚焦時之音圈電壓V0F藉以產生一

Claims (1)

1358059 第93122380號申請案修正頁 100.11.17. 十、申請專利範圍： 1. 一種用以校準一光學讀取單元之方法，該方法包含以下 步驟： (a) 在一碟片上的一第一位置將一已知的音圈扭轉 率施加至一透鏡； (b) 將該透鏡移動經過一包括可使該透鏡位於最佳 聚焦的一距離之距離範圍； (c) 當該透鏡移動經過該距離範圍時監控一總和訊 號； 10 15 20 (d) 識別出對應於該可使該透鏡位於最佳聚焦的距 離之該總和訊號中的一峰值； (e) 從對應於該可使該透鏡位於最佳聚焦的距離之 該總和訊號峰值來計算一總和訊號扭轉率；及 (f) 利用該計算出的總和訊號扭轉率來計算一音圈 增益。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含以下步驟： (g) 利用該計算出的音圈增益及一偏移距離來計算 一音圈電壓偏移；及 (h) 利用該計算出的音圈電壓偏移來校準一輸入音 圈電壓。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該⑴計算一音圈增 益之步驟係包含將該總和訊號扭轉率除以該音圈扭轉 率。 4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該(g)計算一音圈電 20 1358059 第93122380號申請案修正頁 100.11.17. 壓偏移之步驟係包含將該偏移距離除以該計算出的音 圈增益。 5. —種用以校準一光學讀取單元之程式產品，該程式產品 包含有在執行時用來造成一機器進行下列方法之機器 5 可讀取式程式碼. (a) 在一碟片上的一第一位置將一已知的音圈扭轉 率施加至一透鏡； (b) 將該透鏡移動經過一包括可使該透鏡位於最佳 聚焦的一距離之距離範圍； 10 (c)當該透鏡移動經過該距離範圍時監控一總和訊 號； (d) 識別出對應於該可使該透鏡位於最佳聚焦的距 離之該總和訊號中的一峰值； (e) 從對應於該可使該透鏡位於最佳聚焦的距離之 15 該總和訊號峰值來計算一總和訊號扭轉率；及 (f) 利用該計算出的總和訊號扭轉率來計算一音圈 增益。 6. 如申請專利範圍第5項之程式產品，其中該方法進一步 包含以下步驟： 20 (g)利用該計算出的音圈增益及一偏移距離來計算 一音圈電壓偏移；及 (h)利用該計算出的音圈電壓偏移來校準一音圈電 壓。 7. —種雷射可成像裝置，包含： 21 1358059 第93122380號申請案修正頁 100.11.17. 一透鏡； 一媒體托架；及 一調整機構，其組構來： --(a)對於一媒體上的大致所有位置決定出一音圈 5 增益；及 --(b)回應於在該媒體上各位置所決定的該音圈增 益來調整該透鏡與一位於該媒體托架上的媒體之間的 一距離。 8.如申請專利範圍第7項之雷射可成像裝置，其中該調整 10 機構係組構為可調整該透鏡，使得該透鏡在該媒體托架 中之一媒體上的大致所有位置相對於一與最佳聚焦呈 現對應之距離位於一預定的偏移距離。

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七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（5 )圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 238···磁鐵 239…第二透鏡 240···調整機構 250…光源 270···分光器 280…繞射格柵 300···感應器 200". CD 碟機 210…托架. 220…碟片 230…物透鏡 232···準直透鏡 234…四分之一波板 236···可移式音圈 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：