TWI440020B - 一種判斷光碟片資料層數目的方法與裝置 - Google Patents

一種判斷光碟片資料層數目的方法與裝置 Download PDF

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Description

一種判斷光碟片資料層數目的方法與裝置
本發明是有關於一種判斷光碟片資料層數目的方法與裝置，且特別是有關於判斷藍光碟片資料層數目的方法與裝置。
傳統光碟機判斷光碟片資料層的數目主要係利用聚焦誤差訊號來判斷碟片資料層的數目，請參考第一圖，其為光碟機判斷DVD雙層片的示意圖。當光碟機偵測光碟片之資料層時，利用聚焦驅動電壓(focus control output，FCO)控制光學讀寫頭的物鏡(object lens)上升並接近光碟片時，會先出現振幅較小的S型曲線(s-curve)，此為碟片的表層。之後，若聚焦誤差訊號FE出現雙個S型曲線(s-curve)時，則光碟機判定此光碟片為雙層碟片。反之，若光碟機偵測光碟片之資料層時，若聚焦誤差訊號FE只出現單個S型曲線，則光碟機判定該光碟片為單層碟片。再者，於偵測光碟片時，由於DVD雷射的焦深(focus depth)較長，因此加總信號(SBAD)經過二資料層時會產生單一的峰值，所以不適合用來判斷光碟片的資料層數目。
然而，利用S曲線來判斷光碟片資料層數目的方法在光儲存技術進入藍光時就容易出現誤判的情況。茲將光碟機為何容易出現誤判的原因細述如下：為了增加儲存密度，光碟機之光學系統除了傳統的CD雷射光及DVD雷射光，又多配備了藍光(Blu-ray:BD)雷射。BD雷射相較於DVD雷射，其光波長較為短(BD雷射光波長λ=405nm，DVD雷射光波長λ=650nm)，但其數值孔徑(numerical aperture: NA)較高(BD雷射之數值孔徑為0.85，DVD雷射之數值孔徑為0.6)。請參考第二圖，其為光學系統中雷射之光學係數與其相關參數的相關表。由此可知，BD雷射的讀取光點較小(λ/NA)，儲存密度因此可有效增加。然而，這樣的設計會使得光學系統對光碟片厚度的變化△d敏感。當讀/寫的光碟片有厚度變化△d時，球面像差或稱球差(spherical aberration)產生的效應會與數值孔徑NA的4次方成正比。所以當光學系統係使用BD雷射讀/寫光碟片時，因BD雷射的數值孔徑較高，球差效應便很明顯而無法被忽略。
請參考第三圖，其為傳統光碟機讀取藍光雙層光碟片時之實際聚焦誤差訊號FE波形圖。當偵測藍光雙層碟片時，由於各層資料層之間有厚度差異，讀/寫資料層時若沒經過球差補償，其訊號品質會大幅下降而造成聚焦誤差訊號FE縮小變形如第三圖中虛線處所示，S型曲線已經嚴重變形。若採取計算聚焦誤差訊號FE出現的S型曲線個數來做為資料層數目的判斷依據，因無法有效區分出獨立的聚焦誤差訊號FE，則藍光光碟片誤判的情形就容易發生。由於現在3D影片的內容盛行，未來藍光雙層碟片或是藍光多層碟片必定會大量普及。若無法有效判斷光碟片的資料層數目，便會造成後端伺服訊號(servo signals)調整上的困難。不僅可能拖慢讀碟時間，甚至會有讀碟失敗的問題發生。是故，如何有效判斷藍光光碟片資料層的數目將是本發明之重點。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種判斷光碟片資料層數目的方法與裝置。有效改善習知利用聚焦誤差訊號判斷藍光光碟片資料層數目時容易發生誤判之情形，進而提高光碟機系統的讀/寫品質。
再者，本發明提出一種光碟機中判斷光碟片資料層數目的方法，包括下列步驟：移動該光碟機中的一物鏡，產生一偵測信號；偵測該偵測信號的波峰數目；以及根據該偵測信號的波峰數目，計算該光碟片資料層的數目。其中，該偵測信號可為加總信號SBAD或是射頻信號RF。
再者，本發明提出一種判斷光碟片資料層數目的裝置，包含：一光學讀取頭，具有一物鏡以及一光偵測器；一控制單元，連接該光學讀取頭，其控制該物鏡移動，並接收該光偵測器產生的一電氣訊號並輸出一偵測信號；一加總信號個數計數器，其計算該偵測信號出現的波峰數目；以及一邏輯運算單元，其根據加總信號個數計數器計算的結果來判斷資料層個數。其中，該偵測信號為加總信號SBAD或是射頻信號RF。
為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
請參考第四圖，其所繪示為本發明之光碟機系統。光學讀讀頭110包含一藍光(Blu-ray,BD)雷射光源119、一DVD雷射光源113與一CD雷射光源116，以供讀取不同碟片之需要。BD雷射光源119、DVD雷射光源113或CD雷射光源116通過準直鏡112及物鏡111後聚焦在碟片100的資料層上，且反射後的雷射光會投射在光偵測器115上，將光信號轉換為電氣信號，而此電氣信號經過控制器(controller) 120中的數位信號處理器(DSP) 121運算即可得到偵測信號如聚焦誤差訊號信號(FE)以及加總信號(sub beam adder signal,SBAD)或射頻信號RF等。其中的控制器120決定開啟BD雷射光源119、DVD雷射光源113或CD雷射光源116，也可以配合驅動馬達，控制聚焦致動器(第五圖560)將物鏡111移動到最佳聚焦點，且將球差補償值填入球差補償器(spherical aberration compensator)114內，以補償聚焦到碟片100上光點的光學像差，藉此改善光碟機系統的讀/寫品質。
請參考第五圖，其為本發明的數位信號處理器DSP 121內部電路的方塊示意圖。首先，光碟機讀取光碟片100時，控制單元540會根據判斷光碟片資料層數目的流程送出控制訊號至聚焦致動器560與球差補償器114，此時光偵測器115便根據讀取光碟片100的結果產生ABCD訊號至運算單元510。運算單元510運算產生一偵測信號，此時該偵測信號係為加總信號SBAD：(A+B+C+D)。然後，加總信號個數計數器520計算加總信號SBAD的波峰個數，而邏輯運算單元530則根據加總信號個數計數器計算的結果來判斷光碟片資料層個數。需注意的是，其中運算單元510、控制單元540、邏輯運算單元530與加總信號個數計數器520都可在數位信號處理器DSP 121中用軟體方式實現。另外，在此領域的技術人員皆知道，加總信號SBAD與射頻信號RF皆具有相同的信號特性。而在此實施例中該偵測信號係利用加總信號SBAD來作說明，然在此領域的技術人員利用射頻信號RF來作為該偵測信號亦可達到相同的發明功效，本發明將不再贅述。
根據本發明的實施例，由於BD雷射的焦深非常短，因此加總信號(SBAD)經過二資料層時可有效地區分出二個峰值。而設定一電壓閥值(Vth)即可用來判斷光碟片的資料層數目。
以下茲針對本發明如果利用加總信號SBAD計算光碟片資料層的數目做出詳細說明：請參考第六(a)圖，其為加總信號個數計數器520內部的電路方塊圖。此加總信號個數計數器520係包含一比較器610與脈衝計數器(pulse counter)620。比較器610有A和B兩個輸入端與C的輸出端，其中A輸入端耦接至運算單元510輸出的加總信號SBAD，B輸入端耦接預定的一電壓閥值(Vth)，C輸出端則耦接至一個脈衝計數器620。而比較器610若判斷輸入端A的電壓大於輸入端B的電壓，則輸出端C輸出高電位。反之，若比較器610若判斷輸入端A的電壓小於輸入端B的電壓，則輸出端C輸出低電位。再者，脈衝計數器620則會計數比較器610的輸出端C有幾個脈衝，達到計算加總信號波峰個數(SBAD_cnt)的目的。
請參考第六圖(b)及第六圖(c)，其分別為光碟機讀取單層光碟片及讀取雙層光碟片時的相關訊號示意圖。在讀/寫光碟片時，因光學頭會先掃過(sweep)光碟片的表層後才讀取到資料層L0或資料層L1，所以加總信號SBAD在光學頭掃過表層時，會產生一較小的波峰如630所示。而當光學頭偵測到光碟片的資料層L0時，加總信號SBAD則會產生一較大的波峰如640所示。而透過計算加總信號SBAD的個數，吾人可知第六圖(b)係光學頭讀取一單層光碟片所產生的信號，第六圖(c)則係為光學頭讀取一雙層光碟片所產生的信號。
需注意的是，第六(a)圖的電路方塊圖係為一簡單示意圖，實際上在數位信號處理器DSP 121用邏輯判斷的方式亦可實現此加總信號計數器520的架構。所以，光碟機可藉由計算加總信號的個數來判斷讀取的光碟片有幾層資料層。本發明不僅可用於判斷藍光光碟片為雙層片或單層片，未來也可應用於判斷藍光BD多層片。
因此，利用計算加總信號SBAD的波峰個數即可有效判斷光碟片資料層的數目。請參考第七圖，其所繪示為本發明判斷光碟片資料層數目的方法流程圖。
步驟710：開啟BD光源。
步驟720：移動物鏡，產生加總信號SBAD並偵測加總信號波峰個數(SBAD_cnt)。
步驟730：根據加總信號波峰個數(SBAD_cnt)判斷光碟片資料層的數目，若加總信號波峰個數(SBAD_cnt)小於等於1，進行步驟750；若否，則進行步驟740。
步驟740：回報資料層數目等於加總信號波峰個數(SBAD_cnt)減1。
步驟750：回報光碟機讀取錯誤。
當加總信號波峰個數(SBAD_cnt)的數目少於或等於1時，代表光碟片上並無存在任何的資料層，所以光碟機會回報(return)讀取錯誤(步驟730及750)。反之，當加總信號波峰個數(SBAD_cnt)的數目大於1，排除讀取表層時加總信號SBAD會產生一小波峰的因素，所讀取的光碟片其資料層數目就等於加總信號波峰個數(SBAD_cnt)減1(步驟730及740)。
請參考第八圖，其所繪示係為利用本發明判斷光碟片資料層數目之方法所得到的實際信號波形圖。由於光碟片資料層的反射率遠大過表層的反射率，所以光學頭讀取資料層時的加總信號SBAD峰值會遠大於讀取表層的加總信號SBAD峰值。所以除了第八圖實施例的作法，加總信號個數計數器亦可設計一較高的電壓閥值Vth。如此一來，加總信號個數計數器只會針對資料層的加總信號SBAD作反應。這時加總信號個數計數器所計算出的加總信號波峰個數(SBAD_cnt)即代表光碟片的資料層數目。
另外，因實際量產製程變異的因素，有時光碟片的資料層與資料層之間的厚度過大，導致球面相差效應嚴重影響光碟機的讀/寫功能。除了聚焦誤差訊號FE會變形縮小，有時也會影響加總信號SBAD的峰值，造成加總信號個數計數器520所設定的電壓閥值Vth並無法有效區分出資料層的訊號。在本發明的第二實施例中，當讀取上述類型的光碟片，或是光碟機配備的光學頭對球差特別敏感時，系統會在計算加總信號SBAD個數前，先施電壓予球差補償器114再計算加總信號SBAD，以求得最正確的資料層數目。
請參考第九圖，其所繪示為本發明第二實施例其判斷光碟片資料層數目的方法流程圖。
步驟910：調整球差補償值至預定值。
步驟920：開啟BD光源。
步驟930：移動物鏡，產生加總信號SBAD並偵測加總信號波峰個數(SBAD_cnt)。
步驟940：根據加總信號波峰個數(SBAD_cnt)判斷光碟片資料層的數目，若加總信號波峰個數(SBAD_cnt)小於等於1，進行步驟960；若否，則進行步驟950。
步驟950：回報資料層數目等於加總信號波峰個數(SBAD_cnt)減1。
步驟960：回報光碟機讀取錯誤。
首先，先調整球差補償值至一預定值。球差補償值係為控制球差補償器的電壓值。球差補償器可為一液晶結構，利用改變加壓於液晶結構的電壓藉此改變球差補償器的光線折射率，即可達到補償球差的目的。在本實施例中，系統在計算加總信號SBAD個數前，球差補償器的球差補償值被調整至一預定值，再計算加總信號SBAD，以求得最正確的資料層數目。該預定值係設計為介於讀取兩層資料層(L0，L1)時其最佳補償值(SA0，SA1)的中間值。此中間值不一定是正中間值(SA0+SA1)/2，而是根據在讀取資料層L0與資料層L1的加總訊號SBAD振幅實驗求得。此步驟的目的在當球差補償值調整至此中間值時，兩資料層的加總信號SBAD訊號峰值可以近似，方便加總信號個數計數器中的電壓閥值Vth可有效區分出加總信號SBAD的波峰數目，並藉此判斷出光碟片的資料層數目。
當加總信號波峰個數(SBAD_cnt)少於或等於1時，代表光碟片上並無存在任何的資料層，所以光碟機會回報(return)讀取錯誤(步驟940及960)。反之，當加總信號波峰個數(SBAD_cnt)大於1，排除讀取表層時加總信號SBAD會產生一小波峰的因素，所讀取的光碟片其資料層數目就等於加總信號波峰個數(SBAD_cnt)減1(步驟940及950)。
所以，本發明主要利用加總信號SBAD或射頻信號RF計算光碟片的資料層數目。習知利用聚焦誤差訊號FE的S型曲線數目來判斷資料層數目時，必需先對聚焦誤差訊信號FE做一些保護或放大的機制以利後續動作。然而到了藍光碟片系統，因藍光系統對球差極為敏感，因此必需要對聚焦誤差訊信FE採取更複雜的保護機制才能準確判斷出光碟片的資料層數目。因此本發明利用藍光雷射短焦深及加總信號SBAD或者射頻信號RF不容易受球差影響的光學特性，配合簡單的門檻值Vth鑑別計算裝置即可有效推估出光碟片的資料層數目。也因此可以省去許多保護聚焦誤差訊信號FE誤判的電路或方法，縮短判斷時間。
因此，本發明的優點係在不改變光碟機原始的架構下，利用加總信號SBAD即可有效計算出光碟片的資料層數目。就算環境的變化、光學讀取頭老化、播放碟片的不同，甚至使用習慣的改變(直立或水平播放)等因素造成球差的改變，本發明皆可判斷出正確的光碟片資料層數目。也因此減少後端伺服訊號調整上的困難，提高光碟機系統的讀/寫品質。
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．．．光碟片
110．．．光學讀取頭
111．．．物鏡
112．．．準直鏡
113．．．DVD雷射光源
114．．．球差補償器
115．．．光偵測器
116．．．CD雷射光源
119．．．BD雷射光源
120．．．控制器
121．．．數位信號處理器
122．．．微處理器
510．．．光學讀取頭
520．．．加總信號個數計數器
530．．．邏輯運算單元
540．．．控制單元
550．．．記憶體
560．．．聚焦致動器
610．．．比較器
620．．．脈衝計數器
630．．．讀取表層的SBAD波峰
640．．．讀取資料層L0的SBAD波峰
710‧‧‧開啟BD光源
720‧‧‧移動物鏡產生加總信號SBAD並偵測加總信號波峰個數(SBAD_cnt)
730‧‧‧加總信號波峰個數(SBAD_cnt)是否小於等於1
740‧‧‧回報資料層數目等於加總信號波峰個數(SBAD_cnt)減1
750‧‧‧回報光碟機讀取錯誤
910‧‧‧調整球差補償值至預定值
920‧‧‧開啟BD光源
930‧‧‧移動物鏡產生加總信號SBAD並偵測加總信號波峰個數(SBAD_cnt)
940‧‧‧加總信號波峰個數(SBAD_cnt)是否小於等於1
950‧‧‧回報資料層數目等於加總信號波峰個數(SBAD_cnt)減1
960‧‧‧回報光碟機讀取錯誤
第一圖為光碟機判斷DVD雙層片的示意圖。。
第二圖為其為光學系統中雷射之光學係數與其相關參數的相關表。
第三圖為傳統光碟機讀取藍光雙層光碟片時之相關訊號波形圖。
第四圖為本發明之光碟機系統。
第五圖為本發明的數位信號處理器DSP 121內部電路的方塊示意圖。。
第六圖(a)為加總信號個數計數器520內部的電路方塊圖。
第六圖(b)為光碟機讀取單層光碟片的相關訊號示意圖。
第六圖(c)為光碟機讀取雙層光碟片時的相關訊號示意圖。
第七圖為本發明判斷光碟片資料層數目的方法流程圖。
第八圖為利用本發明判斷光碟片資料層數目之方法所得到的相關信號波形圖。
第九圖為本發明第二實施例之判斷光碟片資料層數目的方法流程圖。
710．．．開啟BD光源
720．．．移動物鏡，產生加總信號SBAD並偵測加總信號個數
730．．．根據加總信號個數判斷光碟片資料層的數目
740．．．回報資料層數目等於n-1
750．．．回報光碟機讀取錯誤

Claims (12)

  1. 一種光碟機中判斷光碟片資料層數目的方法，包括下列步驟：調整該光碟機中的一球差補償器的一球差補償值至一預定值；移動該光碟機中的一物鏡，產生一偵測信號；偵測該偵測信號的波峰數目；以及根據該偵測信號的波峰數目，計算該光碟片資料層的數目；其中該預定值係介於為光碟機讀取雙層資料層(L0，L1)時其最佳球差補償值(SA0，SA1)的中間值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該預定值係根據光碟機讀取資料層L0與資料層L1的偵測信號振幅設定。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中偵測該偵測信號的波峰數目係計算該偵測信號之一振幅大於一電壓閥值的波峰數目。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中若該偵測信號的波峰數目小於或等於1，則回報光碟機讀取錯誤。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中若該偵測信號的波峰數目大於1，則該光碟片資料層的數目係為該偵測信號的波峰數目減1。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中當該電壓閥值大於光碟機讀取光碟片表層的偵測信號振幅，該光碟片資料層的數目係為該偵測信號的波峰數目。
  7. 一種判斷光碟片資料層數目的裝置，包含：一球差補償器，用以調整該球差補償器的一球差補償值至一預定值；一光學讀取頭，具有一物鏡以及一光偵測器；一控制單元，連接該光學讀取頭，其控制該物鏡移動，並接收該光偵測器產生的一電氣訊號並輸出一偵測信號；一加總信號個數計數器，其計算該偵測信號出現的波峰數 目；以及一邏輯運算單元，其根據加總信號個數計數器計算的結果來判斷資料層個數；其中該預定值係介於為光碟機讀取雙層資料層(L0，L1)時其最佳球差補償值(SA0，SA1)的中間值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該預定值係根據光碟機讀取資料層L0與資料層L1的偵測信號振幅設定。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該加總信號個數計數器更包含一比較器及一脈衝計數器，該比較器比較該偵測信號的波峰振幅與一電壓閥值並輸出比較結果至脈衝計數器，使得脈衝計數器輸出該偵測信號波峰振幅超過該電壓閥值的數目。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中若該偵測信號的波峰數目小於或等於1，則該邏輯運算單元回報光碟機讀取錯誤。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中若該偵測信號的波峰數目大於1，該光碟片資料層的數目係為該偵測信號的波峰數目減1。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中當該電壓閥值大於光碟機讀取光碟片表層的偵測信號振幅時，光碟片資料層的數目係為該偵測信號的波峰數目。
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