專利名稱：應用于讀/寫光盤片的聚焦控制方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種聚焦控制方法，尤其指一種應用于光驅(qū)讀/寫光盤片 的聚焦控制方法。
背景技術：
為了寫入數(shù)據(jù)于光盤片或從光盤片讀取數(shù)據(jù)，光學讀寫頭主要可沿著兩種方向移動，第一種方向為垂直于光盤片表面的聚焦方向(focusing direction),第二種方向為平行于光盤片表面的循軌方向(tracking direction)。 由光源(例如激光二極管)發(fā)出的激光，經(jīng)過光學讀寫頭的物鏡聚焦于光盤 片上，并經(jīng)過光盤片反射回到光學讀寫頭的光傳感器接收，以讀取數(shù)據(jù)。 根據(jù)所得到的資料，可輸出聚焦誤差信號(focusing error signal) FE及循軌 誤差信號(tracking error signal) TE等輸出信號，以調(diào)整該光學讀寫頭沿著 聚焦方向及循軌方向移動至正確的軌道位置并維持在適當?shù)木劢刮恢?。為了通過使用聚焦誤差信號找到理想的聚焦位置，可使用許多方法進 行聚焦控制，例如單光束像散法(astigmatism method)、光點尺寸法(spot-size method)、傅科法(Foucault)。以下將進一步說明光驅(qū)利用單光束像散法進 行聚焦控制的原理。為了進行單光束像散法，聚焦誤差信號FE是利用光學讀寫頭的光傳 感器上四個區(qū)域A、B、C、D所接收到的光盤片反射的主要光束(mainbeam) 的光強度來進行聚焦誤差信號運算。請參見圖l(a)、 (b)及(c)，其是光驅(qū)利 用單光束像散法進行聚焦控制的原理示意圖。聚焦誤差信號FE大體上為 A和C區(qū)域所接收到的光強度總和與B和D區(qū)域所接收到的光強度總和的差值的運算，即FE:(A + C)-(B + D)，其中A、 B、 C、 D代表分別從 光傳感器上四個區(qū)域所接收到的光強度。圖l(a)、 (b)及(c)顯示三種聚焦結 果。如圖l(b)所示，當由光源發(fā)出的光束聚焦于正確聚焦點時，由B和D 區(qū)域所接收到的光強度總和將等于A和C區(qū)域所接收到的光強度總和， 即FE = (A + C) —(B + D) = 0。另外，如圖l(a)所示，當(A+C) —(B + D) 為負值時，表示聚焦點太近，高于正確聚焦點。就另一方面而言，如圖l(c) 所示，當(A+C)-(B + D)為正值時，表示聚焦點太遠，低于正確聚焦點。 因此，圖l(d)所示的曲線圖則表示聚焦點位置深度(或相對于透鏡的聚焦位 置的距離)造成聚焦誤差信號FE的電壓變化曲線圖，亦稱為S曲線。而單 光束像散法進入閉回路控制后，聚焦誤差信號FE便被保持在0的附近， 進而使得聚焦點維持在正確的范圍內(nèi)。隨著光學記錄技術的進展，已針對不同應用發(fā)展出多種光盤片。藍光 光盤片(Blu-ray disc)為最近發(fā)展出的光盤片中的 一種。藍紫色激光 (blue-violet laser)是用以寫入/讀取藍光光盤片的數(shù)據(jù)。由于藍紫色激光的 短波長(例如405納米)，藍光光盤片比公知的紅激光光盤片(以約650納米 波長存取)可儲存更多數(shù)據(jù)。由于藍光光盤片提高數(shù)據(jù)量之故，特別需要高 聚焦準確性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種應用于讀/寫光盤片的聚焦控制方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的應用于光學讀/寫裝置中用以讀/寫光 盤片的聚焦控制方法，該光學讀/寫裝置具有包含準直器和透鏡的光學讀寫 頭，并且該聚焦控制方法包含以下步驟執(zhí)行一起始程序以產(chǎn)生一第一起始S曲線；根據(jù)該第一起始S曲線設定一邊界；選擇復數(shù)準直器和透鏡的位置組合用于聚焦校正，以獲得個別的聚焦誤差信號；由比較該聚焦誤差信號與該邊界，測定是否所選擇的準直器和透鏡的 位置組合是有效的；以及選擇具有最佳信號數(shù)值的有效位置組合之一，讀/寫該光盤片。所述的聚焦控制方法，其中，由移動該透鏡于可動范圍內(nèi)，同時固定 該準直器于第一位置處，以產(chǎn)生該第一起始S曲線。所述的聚焦控制方法，其中，于該起始程序中產(chǎn)生超過一條起始S曲線。所述的聚焦控制方法，其中，于該起始程序中，由移動該透鏡于該透 鏡可動范圍內(nèi)，同時固定該準直器于該透鏡可動范圍內(nèi)的上限處，以產(chǎn)生 第二起始S曲線，并且于該起始程序中，由移動該透鏡于該透鏡可動范圍 內(nèi)，同時固定該準直器于該透鏡可動范圍內(nèi)的下限處，以產(chǎn)生第三起始S 曲線。所述的聚焦控制方法，其中，該光盤片為雙層光盤片，并且于該起始 程序中產(chǎn)生二條連續(xù)的起始S曲線。所述的聚焦控制方法，其中，該邊界是根據(jù)此些起始S曲線的最大峰 值的最小數(shù)值以及此些起始S曲線的最小峰值的最大數(shù)值設定。所述的聚焦控制方法，其中，該邊界具有一上界為此些第一起始S曲 線的最大峰值的預定百分率以及一下界為此些第一起始S曲線的最小峰值 的預定百分率。所述的聚焦控制方法，其中，該上界為該最大峰值的60%，并且該下 界為該最小峰值的60%。所述的聚焦控制方法，其中，倘若該聚焦誤差信號位于該邊界內(nèi)，則 該準直器和該透鏡任一選擇的位置組合經(jīng)測定是有效的，并且受到一信號 數(shù)值計算，以獲得一信號數(shù)值。所述的聚焦控制方法，其中，倘若該聚焦誤差信號超出該邊界內(nèi)，則從該影像質(zhì)量數(shù)值計算拋棄該準直器和該透鏡任一選擇的位置組合。所述的聚焦控制方法，其中，該信號數(shù)值為一擺動幅度或一抖動值。 所述的聚焦控制方法，其中，該聚焦校正步驟是于聚焦和循軌程序之后進行。本發(fā)明提供的應用于讀/寫光盤片的聚焦控制方法式，可消除聚焦失敗問題以改良讀/寫效能。再者，可改良高容量光盤片(例如BD-R或BD-RE)的聚焦準確性。


圖l(a)、 (b)及(c)為利用單光束像散法產(chǎn)生的聚焦誤差信號FE的三種可能情況的示意圖。圖l(d)為利用單光束像散法聚焦于單層盤片上時的聚焦位置的聚焦誤差信號FE變化(S曲線)的波形示意圖。圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明處理激光的構件示意圖。圖3為顯示有關偏焦量和球面像差擺動幅度測量的等高線圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的一具體例的聚焦控制方法的流程圖。圖5為利用單光束像散法聚焦于雙層盤片上時的聚焦位置的聚焦誤差信號FE變化(S曲線)的波形示意圖。 附圖中主要組件符號說明聚焦誤差信號FE 激光二極管20 準直器21 透鏡22 光盤片2具體實施方式
本發(fā)明關于一種應用于光學讀/寫裝置中用以讀/寫光盤片的聚焦控制 方法，包含以下方法執(zhí)行一起始程序以產(chǎn)生一第一起始S曲線；根據(jù)該 第一起始S曲線設定一邊界；選擇復數(shù)準直器和透鏡的位置組合用于聚焦 校正，以獲得個別的聚焦誤差信號；由比較該聚焦誤差信號與該邊界，測 定是否所選擇的準直器和透鏡的位置組合是有效；以及選擇具有最佳信號 數(shù)值的有效位置組合之一，讀/寫該光盤片。根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，由移動該透鏡于可 動范圍內(nèi)，同時固定該準直器于第一位置處，以產(chǎn)生該第一起始S曲線。 根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，可于該起始程序中 產(chǎn)生超過一條起始S曲線。舉例來說，于該起始程序中，由移動該透鏡于 該透鏡的可動范圍內(nèi)，同時固定該準直器于該透鏡可動范圍內(nèi)的上限處， 以產(chǎn)生第二起始S曲線，并且于該起始程序中，由移動該透鏡于該透鏡的 可動范圍內(nèi)，同時固定該準直器于該透鏡可動范圍內(nèi)的下限處，以產(chǎn)生第 三起始S曲線。根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，該光盤片為雙層光盤片，并且于該起始程序中產(chǎn)生二條連續(xù)的起始s曲線。根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，該邊界是根據(jù)此些起始s曲線的最大峰值的最小數(shù)值以及此些起始s曲線的最小峰值的最大數(shù)值設定。根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，該邊界具有一上界為此些起始S曲線的最大峰值的預定百分率(例如60%)以及一下界為此些 起始S曲線的最小峰值的預定百分率(例如60%)。根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，倘若該聚焦誤差信 號位于該邊界內(nèi)，則該準直器和該透鏡任一選擇的位置組合經(jīng)測定是有效 的，并且受到一影像質(zhì)量數(shù)值計算，以獲得一影像質(zhì)量數(shù)值。就另一方面而言，倘若該聚焦誤差信號超出該邊界內(nèi)，則從該影像質(zhì)量數(shù)值計算拋棄 該準直器和該透鏡的任一選擇的位置組合。根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，該信號數(shù)值為擺動 幅度或抖動值。根據(jù)上述構想，于本發(fā)明所述的聚焦控制方法中，該聚焦校正步驟是 于聚焦和循軌程序之后進行。由于光學讀寫頭的透鏡具有球面形狀，透鏡的聚焦效果將低于理想狀況。因此，球面像差(spherical aberration)的效應大增。所謂的球面像差是 發(fā)生在經(jīng)過透鏡折射的光線，接近中心與靠近邊緣的光線不能將影像聚集 在一個點上的現(xiàn)象。為了矯正球面像差，通常將準直器(collimator)設置于 光學讀寫頭的透鏡上方以過濾光線，僅容許平行于特定方向的光線通過。為了補償球面像差以及偏焦量(focusing offset),準直器與透鏡結合涵 括于光學讀寫裝置(例如CD、DVD、Blu-ray及HD-DVD)的光學讀寫頭中。 請參見圖2，其說明由激光二極管20發(fā)出并以準直器21和透鏡22處理而 成功地聚焦于光盤片23上的激光示意圖。如圖2所示，通過準直器21所 得到的平行激光束可準確地由透鏡22聚焦于光盤片23上。也就是說，公知簡單地僅利用透鏡來產(chǎn)生聚焦誤差信號FE并用以尋 找光學讀寫頭的最佳聚焦位置對于波長更短的藍紫色激光來說是無法達 成的。因此，必須同時調(diào)整準直器21和透鏡22，以尋找光學讀寫頭的最 佳聚焦位置。亦即，利用準直器21和透鏡22的移動，使得光學讀寫頭的 四個區(qū)域A、 B、 C、 D所接收到的總光強度產(chǎn)生變化。因此，如圖3所示，可測量并得到光盤片23特有的擺動幅度(wobble amplitude)或抖動值(jitter)。其中，不同的灰階代表不同的擺動幅度或抖動 值。再者，圖3所示的等高線圖的坐標為準直器和透鏡的位置，其中At 代表透鏡距離透鏡的預設位置的偏移量，并且As代表準直器距離準直器的 預設位置的偏移量。在實際中，擺動幅度(或抖動值)是有關于準直器的位置變化以及透鏡的位置變化的函數(shù)表示。也就是說，尋找最佳聚焦位置必 須同時改變透鏡的偏移量以及準直器的偏移量才可完成。通常，光驅(qū)在尋 找最佳聚焦位置的算法就是重復地改變透鏡的偏移量，并且找到一動態(tài)范 圍使得此動態(tài)范圍會包含最佳聚焦位置。然而，為了要找到此動態(tài)范圍， 透鏡的偏移量常常會設定的太大造成光驅(qū)內(nèi)的伺服機構產(chǎn)生聚焦失敗。此 方式造成聚焦失敗時，光驅(qū)必須耗費很長的時間來將光學讀寫頭再次回復成可聚焦(focusingrecovery)。然而，當光學讀寫頭常發(fā)生聚焦失敗時，最 佳聚焦位置將無法被找出。再者，透鏡于太大的偏移量時，光驅(qū)在播放和 記錄時會變?yōu)楦环€(wěn)定。因此，應盡可能地避免此些聚焦失敗并回復的次 數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，必須縮小上述動態(tài)范圍的邊界。請參見圖4,其說明根據(jù)本發(fā)明一實施例結合準直器和透鏡的聚焦控 制方法的流程圖。首先，固定準直器的位置并且改變透鏡的位置進行起始 程序(startup procedure),并于起始程序中獲得S曲線(步驟41)。根據(jù)S曲 線，光驅(qū)可以取得并儲存最大峰值及最小峰值(步驟42)。根據(jù)S曲線的最 大峰值及最小峰值，分別設定上界及下界(步驟43)。舉例來說，如圖l(d) 所示，上界及下界的數(shù)值分別為最大峰值及最小峰值的數(shù)值的60%，也就 是說，設定完成的上界與下界就是進行后續(xù)循軌與聚焦時透鏡正負方向的 最大偏移量。接著，以S曲線為基準，執(zhí)行循軌及聚焦動作，以接近聚焦 和循軌位置(步驟44)。隨后，開始變化準直器和透鏡的位置組合，并執(zhí)行 2D(二維)校正(步驟45)。舉例來說，可將準直器固定于具有標準球面像差 的預設位置處，之后依序移動透鏡至預設位置附近的復數(shù)個偏移量來進行 2D(二維)校正；之后，將準直器移至下一位置(亦即，預設位置加一偏移 量)，再次依序移動透鏡至預設位置附近的復數(shù)個偏移量來進行2D(二維) 校正，并依此類推。另外，亦可先固定透鏡于預設位置處，同時移動準直 器至預設位置附近的復數(shù)個偏移量來進行2D(二維)校正，，接著同樣地將 透鏡移至下一位置(亦即，預設位置加一偏移量)，同時移動準直器至預設位置附近的復數(shù)個偏移量來進行2D(二維)校正，并依此類推。準直器和透 鏡的預設位置可為預設于裝置中的信息，例如在可移動范圍的中點，或于 起始程序中獲得，例如具有最小偏焦量和球面像差。
就準直器和透鏡的每一位置組合而言，可取得一聚焦誤差信號FE。 聚焦誤差信號FE則與起始S曲線的上界及下界的數(shù)值相比較(步驟46)。 倘若聚焦誤差信號FE為介于上界與下界之間，則可根據(jù)響應準位(A + B + C + D)取得對應的擺動幅度或抖動值(步驟47)。相反地，倘若聚焦誤差信 號FE超出邊界(也就是先前設定完成的上界與下界)，則從候選的最佳聚焦 位置放棄準直器和透鏡的對應的位置組合(步驟48)。換言之，測量該位置 組合可能會造成聚焦失敗并且此組合的擺動幅度或抖動值不是必要的。因 此，可改善校正效率并且可避免不想要的聚焦失敗。于獲得此些有效的準 直器和透鏡位置組合的所有擺動幅度或抖動值之后(步驟49)，因而可得到 具有最高擺動幅度或最低抖動值的最佳的準直器和透鏡聚焦位置組合，并 且將用于接續(xù)的讀/寫程序中(步驟50)。
于圖4的流程圖所示的實施例中，聚焦誤差信號FE的邊界是根據(jù)經(jīng) 由固定準直器于預設位置所得的單一S曲線決定。于本發(fā)明的另一實施例 中，由改變準直器的位置可獲得超過一條S曲線。舉例來說，經(jīng)由固定準 直器于預設位置，同時移動透鏡以獲得第一S曲線，接著移動準直器至上 限并且固定準直器于上限位置，同時移動透鏡以獲得第二S曲線，接著移 動準直器至相反的下限并且固定準直器于下限位置，同時移動透鏡以獲得 第三S曲線。比較S曲線，使用三條S曲線的三個最大峰值中的最小數(shù)值 作為用以決定上界的最大峰值，并且使用三條S曲線的三個最大峰值中的 最大數(shù)值作為用以決定下界的最小峰值。接著，如圖4所示，使用所生成 的上界和下界篩選準直器和透鏡的位置組合。
本發(fā)明的方法亦可用于聚焦控制方法以讀/寫雙層盤片。如本領域技 術人員所知，如圖5所示，針對雙層盤片將可獲得二條連續(xù)的S曲線。因此，二條S曲線的二個最大峰值中的較小數(shù)值是用作用以決定上界的最大峰值，并且二條s曲線的二個最小峰值中的較大數(shù)值是用作用以決定下界 的最小峰值。接著，如圖4所示，使用所生成的上界和下界篩選準直器和 透鏡的位置組合。于另一實施例中，在不同準直器位置處所得到的S曲線 是用于決定上界和下界。舉例來說，經(jīng)由固定準直器于設定位置，同時移 動透鏡以獲得雙層盤片的第一S曲線，接著移動準直器至一界限并且固定 準直器于該界限位置，同時移動透鏡以獲得雙層盤片的第二S曲線，接著 移動準直器至相反的界限并且固定準直器于該界限位置，同時移動透鏡以 獲得雙層盤片的第三S曲線。比較S曲線，使用第一、第二及第三S曲線 的六個最大峰值的最小數(shù)值作為用以決定上界的最大峰值，并且使用第 一、第二及第三S曲線的六個最小峰值的最大數(shù)值作為用以決定下界的最 小峰值。接著，如圖4所示，使用所生成的上界和下界篩選準直器和透鏡 的位置組合。雖然本發(fā)明已參照特殊具體例說明如上，但本發(fā)明不以此中所揭示的 特殊形式為限。再者，本發(fā)明僅以申請的權利要求范圍為限，但除以上指 出的具體例同樣地可能涵括于本發(fā)明申請的權利要求范圍內(nèi)，例如傅科法 (Foucault)或刀刃法及光點尺寸法(spot-size method)。于權利要求范圍中， "包含/包括"一詞不排除其它組件或步驟的存在。再者，雖然是單獨地列 出，但可由例如單一單元或處理器實現(xiàn)復數(shù)手段、組件或方法步驟。再者， 雖然個別特征可涵括于不同的權利要求范圍中，但其可能可有利地結合， 并且在不同的權利要求范圍中所涵括并非意味著特征組合不是可行的及/ 或有利的。此外，單數(shù)組件不排除復數(shù)。"一(a)"、 "一(an)"、"第一"、"第 二"等用語不排除復數(shù)。于權利要求范圍中的參考符號僅為闡釋實施例用， 而非用以限制本發(fā)明的范圍。
權利要求
1、一種應用于光學讀/寫裝置中用以讀/寫光盤片的聚焦控制方法，該光學讀/寫裝置具有包含準直器和透鏡的光學讀寫頭，并且該聚焦控制方法包含以下步驟執(zhí)行一起始程序以產(chǎn)生一第一起始S曲線；根據(jù)該第一起始S曲線設定一邊界；選擇復數(shù)準直器和透鏡的位置組合用于聚焦校正，以獲得個別的聚焦誤差信號；由比較該聚焦誤差信號與該邊界，測定是否所選擇的準直器和透鏡的位置組合是有效的；以及選擇具有最佳信號數(shù)值的有效位置組合之一，讀/寫該光盤片。
2、 如權利要求1所述的聚焦控制方法，其中，由移動該透鏡于可動范圍內(nèi)，同時固定該準直器于第一位置處，以產(chǎn)生該第一起始s曲線。
3、 如權利要求2所述的聚焦控制方法，其中，于該起始程序中產(chǎn)生 超過一條起始S曲線。
4、 如權利要求3所述的聚焦控制方法，其中，于該起始程序中，由 移動該透鏡于該透鏡可動范圍內(nèi)，同時固定該準直器于該透鏡可動范圍內(nèi) 的上限處，以產(chǎn)生第二起始S曲線，并且于該起始程序中，由移動該透鏡 于該透鏡可動范圍內(nèi)，同時固定該準直器于該透鏡可動范圍內(nèi)的下限處， 以產(chǎn)生第三起始S曲線。
5、 如權利要求3所述的聚焦控制方法，其中，該光盤片為雙層光盤 片，并且于該起始程序中產(chǎn)生二條連續(xù)的起始S曲線。
6、 如權利要求3所述的聚焦控制方法，其中，該邊界是根據(jù)此些起 始S曲線的最大峰值的最小數(shù)值以及此些起始S曲線的最小峰值的最大數(shù) 值設定。
7、 如權利要求1所述的聚焦控制方法，其中，該邊界具有一上界為 此些第一起始S曲線的最大峰值的預定百分率以及一下界為此些第一起始 S曲線的最小峰值的預定百分率。
8、 如權利要求7所述的聚焦控制方法，其中，該上界為該最大峰值 的60%，并且該下界為該最小峰值的60%。
9、 如權利要求1所述的聚焦控制方法，其中，倘若該聚焦誤差信號 位于該邊界內(nèi)，則該準直器和該透鏡任一選擇的位置組合經(jīng)測定是有效 的，并且受到一信號數(shù)值計算，以獲得一信號數(shù)值。
10、 如權利要求9所述的聚焦控制方法，其中，倘若該聚焦誤差信號 超出該邊界內(nèi)，則從該影像質(zhì)量數(shù)值計算拋棄該準直器和該透鏡任一選擇 的位置組合。
11、 如權利要求1所述的聚焦控制方法，其中，該信號數(shù)值為一擺動 幅度或一抖動值。
12、 如權利要求1所述的聚焦控制方法，其中，該聚焦校正步驟是于 聚焦和循軌程序之后進行。
全文摘要
一種光學讀/寫裝置，具有包含準直器和透鏡的光學讀寫頭。為了進行聚焦控制方法，執(zhí)行一起始程序以產(chǎn)生一第一起始S曲線。接著，根據(jù)該第一起始S曲線設定一邊界。于執(zhí)行聚焦和循軌動作之后，選擇復數(shù)準直器和透鏡的位置組合用于聚焦校正，以獲得個別的聚焦誤差信號。由比較該聚焦誤差信號與該邊界，測定是否所選擇的準直器和透鏡的位置組合是有效。接著選擇具有最佳信號數(shù)值的有效位置組合之一，于接續(xù)的讀/寫程序中讀/寫該光盤片。
文檔編號G11B7/09GK101226753SQ20071019289
公開日2008年7月23日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2007年1月19日
發(fā)明者史蒂芬·杰森, 林威志, 馬丁·庫皮 申請人:飛利浦建興數(shù)位科技股份有限公司