專利名稱：控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種光驅的控制方法及其裝置，且特別是有關于一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法及其裝置。
背景技術：
近年來，隨著多媒體產業的蓬勃發展，體積小、容量大且能將所儲存的數據保存得更好也更久的光學儲存媒體，例如是CD、DVD等，已廣泛地被使用來儲存影音數據、備份數據等等。由于光盤片的普及，因此使得具有存取光盤片功能的光驅，在多媒體市場上扮演著重要的角色。
請參閱圖1，光驅是靠主軸馬達102循一特定方向112旋轉光盤片106并在光盤片半徑方向124移動光學讀取頭104，利用光學讀取頭104所發射的激光掃描光盤片106的記錄面來存取數據。在理想的狀況下，于讀取光盤片106的數據時，光學讀取頭104的光軸122與光盤片106間是會互相垂直，此時光學讀取頭104是能夠精確地將儲存于光盤片106內的數據讀取出來；請再參閱圖2A，此時投射至光盤片106記錄面用以讀取盤片記錄數據212的激光斑202有較均勻且較集中的能量分布。
然而，在實際的操作情況下，光盤片106于旋轉的過程中是會偏離光學讀取頭104的光軸122，造成光學讀取頭104的光軸122與光盤片106間未互相垂直。如此一來，投射到光盤片106上的激光會使光點產生球差(spherical aberration)、慧差(coma)、像散(astigmatism)、場曲(field curvature)、畸變(distortion)等像差而降低光學品質，進而影響電氣信號品質，使得數據讀取誤差率加大。
更詳細地說，光學讀取頭104的光軸122與光盤片106間的傾角主要可分解成兩個方向的傾角以利于分析與校準，一為半徑方向124(或簡稱的為徑向)的傾角，另一為切線方向126的傾角；請再參閱圖2B，其中徑向124的傾角偏離主要造成投射至光盤片106記錄面的激光斑204于半徑方向124上的能量分布不平均，而請再參閱圖2C，其中切線方向126的傾角偏離主要造成投射至光盤片106記錄面的激光斑206于切線方向126上的能量分布不平均。
因此，研發一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法，以使光學讀取頭的光軸相對于光盤片能夠保持在最佳化的傾角，是很必要的。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法及其裝置，以改善讀取品質。
根據本發明的目的，提出一種控制傾角的方法，用于一光驅。光驅包括一光學讀取頭，傾角是為光學讀取頭的光軸與光盤片間的角度。此方法包括下列步驟。首先，接收一射頻(radio frequency)信號中的一包括N個單位時間長度的梯形波信號，此梯形波信號包含一上升緣及一下降緣。接著，計算一斜率和其中斜率和是為上升緣的斜率與下降緣的斜率之和。然后，依據斜率和產生一切線傾角控制參數。最后，依據切線傾角控制參數控制光驅，以使光學讀取頭的光軸相對于光盤片保持于最佳化的傾角。
根據本發明的另一目的，提出一種控制傾角的裝置，用于一光驅。光驅包括一光學讀取頭，傾角是為光學讀取頭的光軸與一光盤片間的角度。此裝置包括一信號接收單元、一計算單元及一參數產生單元。信號接收單元用以接收一射頻信號中的一包括N個單位時間長度的梯形波信號，此梯形波信號包含一上升緣及一下降緣。計算單元用以計算一斜率和，其中斜率和是為上升緣的斜率與下降緣的斜率之和。參數產生單元是依據斜率和產生一切線傾角控制參數，其中切線傾角控制參數是用以控制傾角。
為讓本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下
圖1繪示光驅中光學讀取頭與光盤片的相對位置關系；圖2A繪示光學讀取頭與光盤片間無傾角偏離時的激光斑示意圖；圖2B繪示光學讀取頭與光盤片間有半徑方向傾角偏離時的激光斑示意圖；圖2C繪示光學讀取頭與光盤片間有切線方向傾角偏離時的激光斑示意圖；圖3繪示依照本發明一較佳實施例的一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法流程圖；圖4A繪示光盤片沿切線方向的不同的傾斜角度傾斜時所對應的射頻信號的示意圖；圖4B繪示依照圖4A的射頻信號中的同步數據信號的上升緣的斜率及下降緣的斜率與切線傾角的關系圖；圖4C繪示依照圖4B的上升緣的斜率與下降緣的斜率的和與切線傾角的關系圖；圖5是切線傾角特性函數的產生方法流程圖；
圖6A繪示光盤片沿徑向方向的不同的傾斜角度傾斜時所對應的射頻信號的示意圖；圖6B繪示依照圖6A的射頻信號中的同步數據信號的振幅與徑向傾角的關系圖；圖6C繪示依照圖6A的射頻信號中的同步數據信號的時間域面積與徑向傾角的關系圖；圖7是第一徑向傾角特性函數的產生方法流程圖；圖8繪示依照本發明一較佳實施例的一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的裝置方塊圖。
具體實施例方式
請參照圖3，其繪示依照本發明一較佳實施例的一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法流程圖。本方法是使用于一光驅中。首先，接收光盤片射頻信號中的一包括N個單位時間長度的梯形波信號，此梯形波信號包含一上升緣及一下降緣，于本較佳實施例中，可利用符合DVD規格或CD規格的同步數據信號所具有的固定信號長度，來做為檢測光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角所需的梯形波信號，如步驟310所示。其中符合DVD規格的同步數據信號包括14個單位時間長度的梯形波信號，且包含一上升緣及一下降緣。
接著，計算同步數據信號的上升緣的斜率與下降緣的斜率之和，并計算同步數據信號的振幅或同步數據信號的時間域面積，如步驟320所示。其中，同步數據信號的時間域面積例如是通過由對同步數據信號在時間域積分而求得。如圖2C中所示，切線方向126的傾角偏離主要造成投射至光盤片106記錄面的激光斑206于切線方向126上的能量分布不平均，進而使射頻信號于通過上升緣與下降緣時時間域響應(time domainresponse)有所不同，故透過比對梯形波信號的上升緣斜率與下降緣斜率可以得到與切線方向126的傾角相關的信息，例如切線方向傾角的角度等，于本較佳實施例中，比對梯形波信號的上升緣斜率與下降緣斜率是以其斜率和的方式為的。請再參閱圖2B與圖2C，任何方向傾角偏離都能造成激光斑能量分布不平均，進而使梯形波信號的射頻信號其振幅或時間域面積有所改變。
然后，依據斜率和查詢預定的切線傾角特性函數或是依據切線傾角特性函數所得的切線傾角表格以決定切線傾角控制參數，并依據同步數據信號的振幅而查詢預定的第一徑向傾角特性函數或是依據第一徑向傾角特性函數所得的第一徑向傾角表格，或依據同步數據信號的時間域面積而查詢預定的第二徑向傾角特性函數或是依據第二徑向傾角特性函數所得的第二徑向傾角表格以決定徑向傾角控制參數，如步驟330所示。
切線傾角特性函數、切線傾角表格、第一徑向傾角特性函數、第一徑向傾角表格、第二徑向傾角特性函數、及第二徑向傾角表格是于出廠前設定，或設計于出廠后使用者執行校準動作時求得。其中切線傾角特性函數及切線傾角表格用以查詢斜率和與切線傾角控制參數的對應關系，第一徑向傾角特性函數及第一徑向傾角表格用以查詢同步數據信號的振幅與徑向傾角控制參數的對應關系，而第二徑向傾角特性函數及第二徑向傾角表格則是用以查詢同步數據信號的時間域面積與徑向傾角控制參數的對應關系。產生切線傾角特性函數、切線傾角表格、第一徑向傾角特性函數、第一徑向傾角表格、第二徑向傾角特性函數、或第二徑向傾角表格的方法將詳述于后。
最后，依據所決定的切線傾角控制參數及徑向傾角控制參數控制光驅，例如透過控制光學讀取頭104或其它與傾角調整相關的致動器，以使光學讀取頭的光軸122相對于光盤片106能夠保持在較佳的傾角，例如是光學讀取頭的光軸相對于光盤片保持垂直，如步驟340所示。
如圖3所說明的方法可以遞歸執行，以求得較佳的切線傾角控制參數及徑向傾角控制參數；此外，亦可以于每一回執行步驟330與步驟340時僅決定切線傾角控制參數或徑向傾角控制參數，而后再以遞歸方式交替決定切線傾角控制參數及徑向傾角控制參數。
再來將說明切線傾角特性函數的產生方法。請參照圖4A，其繪示乃光盤片沿切線方向的不同的傾斜角度傾斜時所對應的射頻信號的示意圖。于時間T1內，射頻信號RFa、RFb、RFc、RFd及RFe中的同步數據信號A、B、C、D及E是分別對應至光盤片沿切線方向傾斜0度、0.2度、0.4度、0.6度及0.8度。各同步數據信號A～E包括一上升緣(risingedge)RE及一下降緣(falling edge)FE。各上升緣RE的斜率是與各下降緣FE的斜率的正負值相反。
經實驗發現，當光盤片沿切線方向傾斜時，其所對應的同步數據信號的上升緣的斜率與下降緣的斜率的絕對值是不相等。為了更清楚地說明此現象，請參照圖4B，其繪示乃依照圖4A的射頻信號中的同步數據信號的上升緣的斜率及下降緣的斜率與切線傾角的關系圖。于圖4B中，橫軸是為斜率(Slop)，縱軸是為切線傾角(Ta)，十字形符號是表示圖4A中各上升緣RE的斜率，而三角形符號是表示圖4A中各下降緣FE的斜率。由圖4B可以清楚地看出，對同一切線傾角Ta而言，其所對應的上升緣RE的斜率與下降緣FE的斜率的絕對值是不相等。
此外，若以切線傾角為0度做為對照組，并計算圖4B中的不同的切線傾角所對應的上升緣RE的斜率與下降緣FE的斜率的和，則可繪制成如圖4C所示的關系圖。于圖4C中，橫軸是為切線傾角(Ta)，而縱軸是為斜率和(Ss)。由圖4C可以清楚地看出，切線傾角與斜率和之間存在著某種函數關系，人們稱此函數關系為切線傾角特性函數，且當切線傾角越大時，其所對應的斜率和也越大。因此，依據同步數據信號的上升緣的斜率與下降緣的斜率的和可以得知光盤片相對于光學讀取頭沿切線方向的傾斜程度。
圖5是切線傾角特性函數的產生方法流程圖。首先，變動不同切線傾角，并對應地計算出各個切線傾角控制參數目標值，如步驟510所示。接著，分別依據此些切線傾角控制參數目標值控制光驅，以使光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角分別為此些切線傾角，如步驟520所示，并分別對應地接收光學讀取頭輸出的一射頻信號結果值中的多個同步數據信號結果值，各同步數據信號結果值包括一上升緣及一下降緣，如步驟530所示。接著，計算多個斜率和結果值，此些斜率和結果值是為此些同步數據信號結果值的上升緣的斜率與下降緣的斜率的和，如步驟540所示。然后，依據此些切線傾角控制參數目標值及其所對應的此些斜率和結果值產生切線傾角特性函數，如步驟550所示，此外亦可以根據切線傾角特性函數產生切線傾角表格，以簡化光盤機運作時期的計算流程。
接著將說明第一徑向傾角特性函數及第二徑向傾角特性函數的產生方法。請參照圖6A，其繪示乃光盤片沿徑向方向的不同的傾斜角度傾斜時所對應的射頻信號的示意圖。于時間T2內，射頻信號RFg、RFh、RFi、RFj及RFk中的同步數據信號G、H、I、J及K是分別對應至光盤片沿徑向方向傾斜0度、0.2度、0.4度、0.6度及0.8度。其中，當光盤片沿切線方向傾斜0度，且沿徑向方向傾斜0度時，光學讀取頭的光軸是垂直于光盤片。
經實驗發現，當光盤片沿徑向方向傾斜時，其所對應的同步數據信號的振幅與徑向傾角間存在著某種函數關系，人們稱此函數關系第一徑向傾角特性函數。為了更清楚地說明此現象，請參照圖6B，其繪示乃依照圖6A的射頻信號中的同步數據信號的振幅與徑向傾角的關系圖。于圖6B中，橫軸是為徑向傾角(Ra)，而縱軸是為同步數據信號的振幅(Amp)。由圖6B可以清楚地看出，當徑向傾角越大時，其所對應的同步數據信號的振幅越小。因此，依據同步數據信號的振幅可以得知光盤片相對于光學讀取頭沿徑向方向的傾斜程度。
此外，當光盤片沿徑向方向傾斜時，其所對應的同步數據信號的時間域面積與徑向傾角間亦存在著某種函數關系，人們稱此函數關系為第二徑向傾角特性函數。請參照圖6C，其繪示乃依照圖6A的射頻信號中的同步數據信號的時間域面積與徑向傾角的關系圖。同步數據信號的時間域面積例如是對此同步數據信號的時間域積分而求得。于圖6C中，橫軸是為徑向傾角(Ra)，而縱軸是為同步數據信號對時間域積分所得的面積(Area)。由圖6C可以清楚地看出，當徑向傾角越大時，其所對應的同步數據信號的時間域積分面積越小。因此，依據同步數據信號的面積亦可以得知光盤片相對于光學讀取頭沿徑向方向的傾斜程度。
也就是說，當光盤片沿徑向方向傾斜時，其所對應的同步數據信號的振幅與徑向傾角之間，以及其所對應的同步數據信號的時間域面積與徑向傾角之間都存在著某種函數關系。因此，不論是依據同步數據信號的振幅或是依據同步數據信號的時間域面積都可以得知光盤片相對于光學讀取頭沿徑向方向的傾斜程度。
圖7是第一徑向傾角特性函數的產生方法流程圖。首先，決定不同的多個徑向傾角，并對應地決定多個徑向傾角控制參數目標值，如步驟710所示。接著，分別依據此些徑向傾角控制參數目標值控制光驅，以使光學讀取頭的光軸與光盤片間的角度分別為此些徑向傾角，如步驟720所示，并分別對應地接收光學讀取頭輸出的一射頻信號結果值中的多個同步數據信號結果值，如步驟730所示。接著，計算各同步數據信號結果值的振幅，如步驟740所示。然后，依據此些徑向傾角控制參數目標值及其所對應的此些同步數據信號結果值的振幅產生第一徑向傾角特性函數，如步驟750所示，此外，亦可以根據第一徑向傾角特性函數產生第一徑向傾角表格，以簡化光盤機運作時期的計算流程。
第二徑向傾角特性函數及第二徑向傾角表格是表示同步數據信號的時間域面積與徑向傾角控制參數的對應關系，其產生的方法是與上述的第一徑向傾角特性函數與第一徑向傾角表格相似，在此不再予以贅述。
依照上述方法產生的切線傾角特性函數具有斜率和與切線傾角控制參數的對應關系，因此依照斜率和即可據以查得切線傾角控制參數。此外，依照上述的方法產生的第一徑向傾角特性函數及第二徑向傾角特性函數是分別具有同步數據信號的振幅與徑向傾角控制參數及同步數據信號的時間域面積與徑向傾角控制參數的對應關系，因此依照同步數據信號的振幅或同步數據信號的時間域面積即可據以查得徑向傾角控制參數。依照上述方法產生的切線傾角特性函數、第一徑向傾角特性函數及第二徑向傾角特性函數是于出廠前執行光驅校準時實施的并記錄于光驅中，此外，尚可以設計于出廠后使用者執行校準動作時實施的，或是當光學讀取頭讀取信號品質低劣時實時實施的，以令光學讀取頭的光軸相對于光盤片能保持垂直。
圖8繪示依照本發明一較佳實施例的一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的裝置方塊圖。本裝置800包括信號接收單元810、計算單元820及參數產生單元830，并由傾角控制單元840控制光學頭104或其它與傾角調整相關的致動器。信號接收單元810用以接收射頻信號中的同步數據信號SD，同步數據信號SD包括一上升緣及一下降緣。計算單元820依據同步數據信號SD計算斜率和Ss以及同步數據信號SD的振幅Amp或同步數據信號SD對時間域積分所得的面積Area。斜率和Ss是為同步數據信號SD的上升緣的斜率與下降緣的斜率的和。
參數產生單元830依據斜率和Ss而參照預定的切線傾角特性函數，以決定切線傾角控制參數Pt，并依據同步數據信號SD的振幅Amp而參照第一徑向傾角特性函數或依據同步數據信號SD對時間域積分所得的面積Area而參照第二徑向傾角特性函數，以決定徑向傾角控制參數Pr。傾角控制單元840依據切線傾角控制參數Pt及徑向傾角控制參數Pr而產生一組控制值Ctr以控制光驅，例如透過控制光學讀取頭104或其它與傾角調整相關的致動器，以使光學讀取頭的光軸相對于光盤片保持較佳的傾角，例如可令光學讀取頭的光軸相對于光盤片保持垂直。信號接收單元810、計算單元820、參數產生單元830、以及傾角控制單元840可以是以實體電路(hard-wired circuit)方式實作，或可以是以一微處理器(microprocessor)執行程序代碼實作的。
本發明上述實施例所揭露的控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法及其裝置，可以使光盤片于旋轉的過程中，仍能相對于光學讀取頭保持垂直，以避免投射到光盤片上的激光斑形成球差、慧差、像散、場曲、畸變等光學現象，從而增進讀取的品質。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法，用于一光驅，該光驅包括一光學讀取頭，該傾角是為該光學讀取頭的光軸與一光盤片間的角度，其特征在于，該方法包括接收一射頻信號中的一梯形波信號，該梯形波信號包括一上升緣及一下降緣；計算一斜率和，該斜率和是為該上升緣的斜率與該下降緣的斜率的和；依據該斜率和產生一切線傾角控制參數；以及依據該切線傾角控制參數控制該光驅，以使該光學讀取頭的光軸相對于該光盤片保持于最佳化的傾角。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，產生該切線傾角控制參數的步驟是依據一切線傾角特性函數，用以依據該斜率和產生該切線傾角控制參數。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述該切線傾角特性函數的產生步驟包括決定不同的復數個切線傾角，并對應地決定復數個切線傾角控制參數目標值；分別依據該些切線傾角控制參數目標值控制該光驅，以使該光學讀取頭的光軸與該光盤片間的角度分別為該些切線傾角，并對應地分別接收該光學讀取頭輸出的一射頻信號結果值中的復數個梯形波信號結果值，各該梯形波信號結果值包括一上升緣及一下降緣；計算復數個斜率和結果值，該些斜率和結果值是為該些梯形波信號結果值的該上升緣的斜率與該下降緣的斜率的和；以及依據該些切線傾角控制參數目標值及其所對應的該些斜率和結果值產生該切線傾角特性函數。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法更包括計算該梯形波信號的振幅或該梯形波信號的時間域面積；依據該梯形波信號的振幅或該梯形波信號的時間域面積產生一徑向傾角控制參數；以及依據該徑向傾角控制參數控制該光驅，以使該光學讀取頭的光軸相對于該光盤片保持于最佳化的傾角。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，產生該徑向傾角控制參數的步驟是對應地依據一第一徑向傾角特性函數或一第二徑向傾角特性函數，用以依據該梯形波信號的振幅或該梯形波信號的時間域面積產生該徑向傾角控制參數。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述該第一徑向傾角特性函數的產生步驟包括決定不同的復數個徑向傾角，并對應地決定復數個徑向傾角控制參數目標值；分別依據該些徑向傾角控制參數目標值控制該光驅，以使該光學讀取頭的光軸與該光盤片間的角度分別為該些徑向傾角，并對應地分別接收該光學讀取頭輸出的一射頻信號結果值中的復數個梯形波信號結果值；計算各該梯形波信號結果值的振幅；以及依據該些徑向傾角控制參數目標值及其所對應的該些梯形波信號結果值的振幅產生該第一徑向傾角特性函數。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述該第二徑向傾角特性函數的產生步驟包括決定不同的復數個徑向傾角，并對應地決定復數個徑向傾角控制參數目標值；分別依據該些徑向傾角控制參數目標值控制該光驅，以使該光學讀取頭的光軸與該光盤片間的角度分別為該些徑向傾角，并對應地分別接收該光學讀取頭輸出的一射頻信號結果值中的復數個梯形波信號結果值；計算各該梯形波信號結果值的時間域面積；以及依據該些徑向傾角控制參數目標值及其所對應的該些梯形波信號結果值的時間域面積產生該第二徑向傾角特性函數。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述該梯形波信號是為符合DVD規格的一同步數據信號。
9.一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的裝置，用于一光驅，該光驅包括一光學讀取頭，該傾角是為該光學讀取頭的光軸與一光盤片間的角度，其特征在于，該裝置包括一信號接收單元，用以接收一射頻信號中的一梯形波信號，該梯形波信號包括一上升緣及一下降緣；一計算單元，用以計算一斜率和，該斜率和是為該上升緣的斜率與該下降緣的斜率的和；以及一參數產生單元，依據該斜率和產生一切線傾角控制參數，該切線傾角控制參數用以控制該傾角。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，該裝置更包括一傾角控制單元，依據該切線傾角控制參數控制該光驅，以使該光學讀取頭的光軸相對于該光盤片保持于最佳化的傾角。
11.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述該參數產生單元是依據該斜率和查詢一切線傾角特性函數而決定該切線傾角控制參數。
12.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，是以實體電路方式實作或以一微處理器執行程序代碼實作。
全文摘要
一種控制光學讀取頭的光軸與光盤片間的傾角的方法及其裝置，用于一光驅。此方法包括下列步驟。首先，接收一射頻(radio frequency)信號中的一包括N個單位時間長度的梯形波信號，此梯形波信號包含一上升緣及一下降緣。接著，計算一斜率和，并計算梯形波信號的振幅或梯形波信號的時間域面積，其中斜率和為上升緣的斜率與下降緣的斜率之和。然后，依據斜率和產生一切線傾角控制參數，并依據梯形波信號的振幅或梯形波信號的時間域面積產生一徑向傾角控制參數。最后，依據切線傾角控制參數及徑向傾角控制參數控制光驅，以使光學讀取頭的光軸相對于光盤片保持垂直。
文檔編號G11B7/09GK1741148SQ200410057649
公開日2006年3月1日 申請日期2004年8月23日 優先權日2004年8月23日
發明者張凌晨, 劉家瑜, 譚漢民 申請人:建興電子科技股份有限公司