TWI405946B - 光碟片的厚度偵測方法與裝置 - Google Patents

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Description

光碟片的厚度偵測方法與裝置
本發明是有關於一種光碟片的厚度偵測方法與裝置，且特別是有關於一種在光碟機中偵測光碟片各層之間厚度的方法與裝置。
一般來說，光碟片中透明塑膠材料厚度為影響光碟機系統中球面像差(spherical aberration)現象的主要因素，亦是判斷光碟片種類(如CD、DVD、或BD)的重要參考依據。如果可以正確偵測出光碟片的透明塑膠材料厚度，即可準確地校正球面像差，或判斷出光碟片種類。一般來說，光碟片的透明塑膠材料厚度即是光碟片的表面層(surface layer)與記錄層(data layer)之間的距離。
請參照第1圖，其所繪示為習知光碟機系統中光碟片的透明塑膠材料厚度偵測裝置。該裝置100包括：一處理單元110、馬達驅動器120、聚焦致動器(focus actuator)125、物鏡130、光感測器140、前置放大器150。其中，處理單元110可為一數位信號處理器(DSP)，其可輸出一聚焦控制輸出信號(focus control output signal，FCO)至馬達驅動器120，使得馬達驅動器120輸出一聚焦馬達輸出信號(focus motor output signal，FMO)至聚焦致動器125。而聚焦致動器125即根據聚焦馬達輸出信號(FMO)來產生一施力(force，F)來移動物鏡130。因此，透過移動的物鏡130將光碟片反射回來的光束(Beam，B)送至光感測器140即可偵測出光強度的變化，當聚焦光點移動至表層或資料層時，會相對應的產生多個光信號(photo signal，PS)至前置放大器150，並且合成一光束強度信號(BS)以及聚焦誤差信號(FE)至處理單元110。
一般來說，光碟片的透明塑膠材料厚度偵測流程係利用處理單元110輸出遞增的聚焦控制信號(FCO)，該聚焦控制信號(FCO)經由馬達驅動器120放大後成為聚焦馬達輸出信號(FMO)，使得聚焦致動器125控制物鏡130往光碟片的方向移動。
請參照第2圖，其所繪示為習知偵測光碟片的透明塑膠材料厚度時的相關信號示意圖。當物鏡130上升時雷射光束的焦點會依序經過光碟片的表面層使得光束強度信號(BS)產生振幅較小的第一峰值(或可稱為表面信號)，當物鏡繼續向上升焦點到達記錄層時，光束強度信號(BS)會出現振幅較大的第二峰值(或可稱記錄層信號)，而計算此兩峰值經過的時間T，即可換算出光碟片表面層與資料層之間的厚度。
或者，當物鏡130上升時雷射光束的焦點會依序經過光碟片的表面層使得聚焦誤差信號(FE)產生第一S曲線(s curve)，當物鏡繼續向上升焦點到達記錄層時，聚焦誤差信號(FE)產生第二S曲線，計算此二S曲線經過零交越點(zero crossing point)之間的時間T，亦可換算出光碟片的透明塑膠材料厚度。
也就是說，根據控制單元100輸出的聚焦控制輸出信號(FCO)乘上馬達驅動器120的增益(gain)即可獲得聚焦馬達輸出信號(FMO)，並據以推導出物鏡移動的速度(v)。因此，即可輕易地計算出光碟片的透明塑膠材料厚度Δd=v×T。
然而，由於在量產上馬達驅動器120與聚焦致動器125的增益容易產生變異。也就是說，於不同的光碟機中，雖然針對馬達驅動器120設定相同的增益，然而馬達驅動器120實際輸出的聚焦馬達輸出信號(FMO)會不相同。因此，計算出光碟片的透明塑膠材料厚度Δd會有很大的誤差，造成厚度誤判的情況發生。
舉例來說，若光碟片的透明塑膠材料厚度偵測裝置100中，由於馬達驅動器120或聚焦致動器125因製造上品質問題而造成其增益不一致，則所偵測出來的光碟片的透明塑膠材料厚度就無法採信。
請參照第3圖，其所繪示為馬達驅動器150增益變異時的信號示意圖。於相異的二光碟機中輸出相同的聚焦控制輸出信號(FCO)以及設定相同的增益，因此二光碟機推導出透鏡的速度皆為v。但是由於馬達驅動器120與聚焦致動器125的增益產生變異，將造成聚焦馬達輸出信號(FMO)不相同。如第3圖所示，針對相同的光碟片，實際上第一光碟機的增益小於第二光碟機的增益，將造成第一光碟機的聚焦馬達輸出信號(FMO1)的斜率小於第二光碟機的聚焦馬達輸出信號(FMO2)。因此，第一光碟機根據實線的第一光束強度信號(BS1)得知經過兩峰值的時間為T1，而第二光碟機根據虛線的第二光束強度信號(BS2)得知經過兩峰值的時間為T2，且T1>T2。所以第一光碟機計算出光碟片的透明塑膠材料厚度Δd1=v×T1將會大於第二光碟機計算出光碟片的透明塑膠材料厚度Δd2=v×T2。而二光碟機計算出來的誤差將可到達20%，最高更可達到50%。
當然，如果是利用聚焦誤差信號(FE)來偵測光碟片的透明塑膠材料厚度，也會產生不相同的結果，因此不再贅述。由上述說明可知，習知的光碟片的透明塑膠材料厚度偵測方法，運用於具有變異馬達增益的光碟機時將會得到不同的光碟片的透明塑膠材料厚度。
本發明的目的係提出一種光碟機中偵測光碟片各層之間厚度的方法與裝置，其係利用已知的S曲線可檢測範圍Ds來準確的量測光碟片二個層之間的厚度，並且完全忽略馬達驅動器與聚焦致動器增益的變異
因此，本發明提出一種光碟片的厚度偵測方法，包括：開啟一雷射光束並移動一物鏡以產生一光束強度信號以及一聚焦誤差信號；利用該光束強度信號或者該聚焦誤差信號來獲得該雷射光束的一焦點經過一光碟片的一第一層與一第二層之間所花費的一第一時間；偵測該聚焦誤差信號中的一S曲線產生二峰值所需的一第二時間；以及根據已知的一S曲線可檢測範圍、該第一時間、與該第二時間，獲得該第一層與該第二層之間的厚度為該S曲線可檢測範圍乘以該第一時間並除以該第二時間。
因此，本發明更提出一種光碟片的厚度偵測裝置，包括：一處理單元，輸出一聚焦控制輸出信號；一馬達驅動器，電性連接至該處理單元，接收該聚焦控制輸出信號並產生一聚焦馬達輸出信號；一聚焦致動器，電性連接至該馬達驅動器，接收該聚焦馬達輸出信號並來產生一施力；一物鏡，連接至該聚焦致動器，根據該施力來移動；一光感測器，根據移動的該物鏡接收一光碟片反射回來的一雷射光束，並相對應的產生多個光信號；一前置放大器，電性連接至該光感測器，接收該些光信號並合成一光束強度信號以及一聚焦誤差信號並輸出至該處理單元；其中，該處理單元係利用該光束強度信號或者該聚焦誤差信號來獲得該雷射光束的一焦點經過該光碟片的一第一層與一第二層之間所花費的一第一時間，並且偵測該聚焦誤差信號中的一S曲線產生二峰值所需的一第二時間；以及，根據已知的一S曲線可檢測範圍、該第一時間、與該第二時間，獲得該第一層與該第二層之間的厚度。
一般來說，當光碟機的光學讀寫頭出廠時，其製造商會在規格書中定義一S曲線可檢測範圍(S-curve p-p value)Ds。如第4圖所示，所謂S曲線可檢測範圍Ds係為光學讀寫頭製造商於出廠時量測透鏡產生聚焦誤差信號(FE)的S曲線時，其最高峰與最低峰之間代表的移動距離，例如14μm。由於S曲線可檢測範圍Ds的數值非常的準確不易產生變異。因此，本發明的實施例即利用此特性來準確的量測光碟片的透明塑膠材料厚度。而本發明判斷光碟片的透明塑膠材料厚度的方法與裝置，將可完全不受馬達驅動器與聚焦致動器的增益產生的變異的之影響，並且可準確的獲得光碟片的透明塑膠材料厚度。
請參照第5圖，其所繪示利用聚焦誤差信號(FE)的S曲線來偵測光碟片的透明塑膠材料厚度的信號示意圖。當物鏡230上升時雷射光束的焦點會依序經過光碟片的表面層使得光束強度信號(BS)產生第一峰值(或可稱為表面信號)，當物鏡繼續向上升焦點到達記錄層時，光束強度信號(BS)會出現第二峰值(或可稱記錄層信號)，並計算此兩峰值經過的時間Tc。或者，當物鏡230上升時雷射光束的焦點會依序經過光碟片的表面使得聚焦誤差信號(FE)產生第一S曲線，當物鏡繼續上升焦點到達記錄層時，聚焦誤差信號(FE)產生第二S曲線，計算此二S曲線經過零交越點之間的時間也可以獲得Tc。
根據本發明的實施例，本發明必須偵測聚焦誤差信號(FE)中任一S曲線產生二峰值所需的時間Ts。很明顯地，不論透鏡的移動速度為何，光碟片的透明塑膠材料厚度Δd與S曲線可檢測範圍Ds之間的比例會相同於Tc與Ts的比例。亦即，(Δd/Ds)=(Tc/Ts)。由於S曲線可檢測範圍Ds、Tc、Ts皆為已知，光碟片的透明塑膠材料厚度為Δd=(Tc/Ts)×Ds。
請參照第6圖，其所繪示為本發明光碟機系統中光碟片的透明塑膠材料厚度偵測裝置。該裝置200包括：處理單元210、馬達驅動器220、聚焦致動器225、物鏡230、光感測器240、前置放大器250。其中，處理單元210可為一數位信號處理器(DSP)，更包括：一控制單元212、時間信號長度偵測單元214、記憶體216、厚度計算單元218。
再者，處理單元210中的控制單元212可輸出一聚焦控制輸出信號(FCO)至馬達驅動器220，使得馬達驅動器220輸出一聚焦馬達輸出信號(FMO)至聚焦致動器225。而聚焦致動器225即根據聚焦馬達輸出信號(FMO)來產生一施力(F)來移動物鏡230。因此，透過移動的物鏡230將光碟片反射回來的光束(B)送至光感測器240即可偵測出光強度的變化，並相對應的產生多個光信號(PS)至前置放大器250，並且合成一光束強度信號(BS)以及聚焦誤差信號(FE)至處理單元210。
由於光學讀寫頭出廠時，製造商在規格書中已經定義一S曲線可檢測範圍Ds，因此研發人員可將S曲線可檢測範圍Ds先行記錄於記憶體中216。再者，時間信號長度偵測單元214接收光束強度信號(BS)以及聚焦誤差信號(FE)，並且利用光束強度信號(BS)或者聚焦誤差信號(FE)來獲得雷射光束焦點經過光碟片表面層與記錄層之間所花費的時間Tc。再者，時間信號長度偵測單元214更進一步偵測聚焦誤差信號(FE)中任一S曲線產生二峰值所需的時間Ts。
厚度計算單元218接收記憶體216輸出的S曲線可檢測範圍Ds以及時間信號長度偵測單元214輸出的Tc與Ts。接著即可獲得光碟片的透明塑膠材料厚度為Δd=(Tc/Ts)×Ds。並且將光碟片的透明塑膠材料厚度Δd傳遞至控制單元212進行後續的運作，例如進行球面像差補償或者光碟片的判斷。
請參照第7圖，其所繪示為本發明光碟片的透明塑膠材料厚度偵測方法。首先，開啟雷射光束並移動物鏡以產生光束強度信號(BS)以及聚焦誤差信號(FE)(步驟S710)。接著，利用光束強度信號(BS)或者聚焦誤差信號(FE)來獲得雷射光束焦點經過光碟片表面層與記錄層之間所花費的時間Tc(步驟S720)。接著，偵測聚焦誤差信號(FE)中任一S曲線產生二峰值所需的時間Ts(步驟S730)。最後，根據已知的S曲線可檢測範圍Ds、Tc與Ts來獲得光碟片的透明塑膠材料厚度為(Tc/Ts)×Ds(步驟S740)。
由上述的描述可知，本發明係利用已知的S曲線可檢測範圍Ds來準確的量測光碟片的透明塑膠材料厚度，並且本發明判斷光碟片的透明塑膠材料厚度的方法與裝置，係完全無關於馬達驅動器與聚焦致動器的增益產生的變異，並且可準確的獲得光碟片的透明塑膠材料厚度。
運用相同的裝置，本發明除了可以運用於偵測光碟片的透明塑膠材料厚度之外，更可以用來偵測雙層光碟片的二個記錄層之間厚度。
請參照第8圖，其所繪示利用聚焦誤差信號(FE)的S曲線來偵測光碟片的二個記錄層之間厚度的信號示意圖。當物鏡230上升時雷射光束的焦點會依序經過光碟片的表面使得光束強度信號(BS)產生第一峰值(或可稱為表面信號)，當物鏡繼續向上升焦點到達第一記錄層時，光束強度信號(BS)會出現第二峰值(或可稱第一記錄層信號)，當物鏡繼續向上升焦點到達第二記錄層時，光束強度信號(BS)會出現第三峰值(或可稱第二記錄層信號)，並計算此第二峰值與第三峰值經過的時間Td。或者，當物鏡230上升時雷射光束的焦點會依序經過光碟片的表面層使得聚焦誤差信號(FE)產生第一S曲線，當物鏡繼續上升焦點到達第一記錄層時，聚焦誤差信號(FE)產生第二S曲線，當物鏡繼續上升焦點到達第二記錄層時，聚焦誤差信號(FE)產生第三S曲線，計算第二S曲線與第三S曲線經過零交越點之間的時間也可以獲得Td。
根據本發明的實施例，本發明必須偵測聚焦誤差信號(FE)中任一S曲線產生二峰值所需的時間Ts。很明顯地，不論透鏡的移動速度為何，或馬達增益如何變異，光碟片的二個記錄層之間厚度d與S曲線可檢測範圍Ds之間的比例會相同於Td與Ts的比例。亦即，(d/Ds)=(Td/Ts)。由於S曲線可檢測範圍Ds、Td、Ts皆為已知，光碟片兩層資料層間厚度d=(Td/Ts)×Ds。
請參照第9圖，其所繪示為本發明光碟片二個記錄層之間厚度的偵測方法。首先，開啟雷射光束並移動物鏡以產生光束強度信號(BS)以及聚焦誤差信號(FE)(步驟S910)。接著，利用光束強度信號(BS)或者聚焦誤差信號(FE)來獲得雷射光束焦點經過光碟片第一記錄層與第二記錄層所花費的時間Td(步驟S920)。接著，偵測聚焦誤差信號(FE)中任一S曲線產生二峰值所需的時間Ts(步驟S930)。最後，根據已知的S曲線可檢測範圍Ds、Td與Ts來獲得光碟片二個記錄層之間厚度為(Td/Ts)×Ds(步驟S940)。
由上述的描述可知，本發明係利用已知的S曲線可檢測範圍Ds來準確量測光碟片二個記錄層之間厚度。當然，利用本發明更可以用來計算多層光碟片之間的任意二層之間的厚度。
請參照第10圖，其所繪示為多層光碟片的信號示意圖。以四層光碟片為例，當物鏡230上升時，由光束強度信號(BS)與聚焦誤差信號(FE)可知雷射光束的焦點依序經過光碟片的表面、第一記錄層、第二記錄層、第三記錄層、第四記錄層。因此，時間信號長度偵測單元214可獲得焦點經過表面層與第一記錄層之間的時間為Tc，焦點經過第一記錄層與第二記錄層之間的時間為Td1，焦點經過第二記錄層與第三記錄層之間的時間為Td2，焦點經過第三記錄層與第四記錄層之間的時間為Td3。當然，如果多層光碟片還有更多的記錄層，時間信號長度偵測單元214也可以獲得更多不同層之間的時間。
由於時間信號長度偵測單元214也會偵測焦誤差信號(FE)中任一S曲線產生二峰值所需的時間Ts。因此，厚度計算單元218即可計算任二層之間的距離，舉例來說，第一記錄層與第四記錄層之間的距離d’=[(Td1+Td2+Td3)/Ts]×Ds。
由以上的描述可知，本發明判斷光碟片的透明塑膠材料厚度或者任二層之間的厚度的方法與裝置，係完全無關於馬達驅動器與聚焦致動器的增益產生的變異，並且可準確獲得光碟片的透明塑膠材料厚度。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．厚度偵測裝置
110．．．處理單元
120．．．馬達驅動器
125．．．聚焦致動器
130．．．物鏡
140．．．光感測器
150．．．前置放大器
200．．．厚度偵測裝置
210．．．處理單元
212．．．控制單元
214．．．時間信號長度偵測單元
216．．．記憶體
218．．．厚度計算單元
220．．．馬達驅動器
225．．．聚焦致動器
230．．．物鏡
240．．．光感測器
250．．．前置放大器
第1圖所繪示為習知光碟機系統中光碟片的透明塑膠材料厚度偵測裝置。
第2圖所繪示為習知偵測光碟片的透明塑膠材料厚度時的相關信號示意圖。
第3圖所繪示為馬達驅動器增益變異時的信號示意圖。
第4圖所示為S曲線可檢測範圍Ds示意圖。
第5圖所繪示利用聚焦誤差信號(FE)的S曲線來偵測光碟片的透明塑膠材料厚度的信號示意圖。
第6圖所繪示為本發明光碟機系統中光碟片的透明塑膠材料厚度偵測裝置。
第7圖所繪示為本發明光碟片的透明塑膠材料厚度偵測方法。
第8圖所繪示利用聚焦誤差信號(FE)的S曲線來偵測光碟片的二個記錄層之間厚度的信號示意圖。
第9圖所繪示為本發明光碟片二個記錄層之間厚度的偵測方法。
第10圖所繪示為本發明多層光碟片中任二層之間厚度的信號示意圖。
200．．．厚度偵測裝置
210．．．處理單元
212．．．控制單元
214．．．時間信號長度偵測單元
216．．．記憶體
218．．．厚度計算單元
220．．．馬達驅動器
225．．．聚焦致動器
230．．．物鏡
240．．．光感測器
250．．．前置放大器

Claims (10)

  1. 一種光碟片的厚度偵測方法，包括：開啟一雷射光束並移動一物鏡以產生一光束強度信號以及一聚焦誤差信號；利用該光束強度信號或者該聚焦誤差信號來獲得該雷射光束的一焦點經過一光碟片的一第一層與一第二層之間所花費的一第一時間；偵測該聚焦誤差信號中的一S曲線產生二峰值所需的一第二時間；以及根據已知的一S曲線可檢測範圍、該第一時間、與該第二時間，獲得該第一層與該第二層之間的厚度為該S曲線可檢測範圍乘以該第一時間並除以該第二時間。
  2. 如申請專利範圍1所述的方法，其中，當該第一層係為該光碟片的一表面層，該第二層係為該光碟片的一第一記錄層。
  3. 如申請專利範圍1所述的方法，其中，當該第一層係為該光碟片的一第一記錄層，該第二層係為該光碟片的一第二記錄層。
  4. 如申請專利範圍1所述的方法，其中，該光碟片係為一多層光碟片，且該第一層與該第二層係為該多層光碟片中的任意二記錄層。
  5. 一種光碟片的厚度偵測裝置，包括：一處理單元，輸出一聚焦控制輸出信號；一馬達驅動器，電性連接至該處理單元，接收該聚焦控制輸出信號並產生一聚焦馬達輸出信號；一聚焦致動器，電性連接至該馬達驅動器，接收該聚焦馬達輸出信號並來產生一施力；一物鏡，連接至該聚焦致動器，根據該施力來移動；一光感測器，根據移動的該物鏡接收一光碟片反射回來的一雷射光束，並相對應的產生多個光信號；一前置放大器，電性連接至該光感測器，接收該些光信號並合成一光束強度信號以及一聚焦誤差信號並輸出至該處理單元；其中，該處理單元係利用該光束強度信號或者該聚焦誤差信號來獲得該雷射光束的一焦點經過該光碟片的一第一層與一第二層之間所花費的一第一時間，並且偵測該聚焦誤差信號中的一S曲線產生二峰值所需的一第二時間；以及，根據已知的一S曲線可檢測範圍、該第一時間、與該第二時間，獲得該第一層與該第二層之間的厚度。
  6. 如申請專利範圍5所述的裝置，其中該處理單元包括：一控制單元，輸出該聚焦控制輸出信號；一時間信號長度偵測單元，接收並利用該光束強度信號或者該聚焦誤差信號來獲得該雷射光束的該焦點經過該光碟片的該第一層與該第二層之間所花費的該第一時間，並且偵測該聚焦誤差信號中的該S曲線產生二峰值所需的該第二時間；一記憶體，儲存該S曲線可檢測範圍；以及一厚度計算單元，電性連接至該記憶體與該時間信號長度偵測單元，接收該S曲線可檢測範圍、該第一時間、與該第二時間，並計算該第一層與該第二層之間的厚度為該S曲線可檢測範圍乘以該第一時間並除以該第二時間。
  7. 如申請專利範圍6所述的裝置，其中該控制單元係接收該第一層與該第二層之間的厚度並進行一球面像差補償或者該光碟片的一判斷動作。
  8. 如申請專利範圍5所述的裝置，其中，當該第一層係為該光碟片的一表面層，該第二層係為該光碟片的一第一記錄層。
  9. 如申請專利範圍5所述的裝置，其中，當該第一層係為該光碟片的一第一記錄層，該第二層係為該光碟片的一第二記錄層。
  10. 如申請專利範圍5所述的裝置，其中，該光碟片係為一多層光碟片，且該第一層與該第二層係為該多層光碟片中的任意二記錄層。
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