高倍速光驱跳层控制装置与方法

摘要

本发明提供了一种高倍速光驱跳层控制装置与方法，主要是在光驱的跳层控制装置加入一实时面振侦测器和一适应性层距平衡运算器，从而解决了高倍速光驱的面振效应对光驱在跳层时造成的失败与不稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高倍速光驱跳层控制装置与方法，特别是，本发明是一种针对双层盘片所提出的跳层控制装置与方法。

背景技术

一般的光盘片可以根据单层录制或是双层录制分成两种。单层录制的光盘片包含了CD、VCD、DVD-5、DVD-10的光盘片，双层录制的光盘片则以DVD-9、DVD-1 8及SACD(Super Audio Compact Disk)这三种光盘片为主。当光驱要读取双层录制的光盘片时，光驱的光学读取头必须要能够将雷射光点在两个不同层移动。因此，必须要有一个跳层的过程，来让雷射光点从一起始层移动到另一个目标层。

双层录制光盘片的两个录制层通常称为第0层(layer 0)和第1层(layer1)。跳层动作的目的即为，使雷射光点离开第0层到达第1层，或是使雷射光点离开第1层到达第0层。一般而言，跳层动作所牵涉到的控制力可分为三部分：一控制力把光学读取头从自然平衡位置，移动到起始层的位置；一踢出力使光学读取头离开起始层的位置；和一煞车力来保持光学读取头能停留在目标层。

这种现有技术的跳层控制方法存在一些问题。双层录制的光盘片如DVD-9、DVD-18及SACD这三种光盘片，两个录制层间的距离为55±15μm。每层的线性控制区为±1μm。很显然地，线性控制区相当地小，而不同盘片层间距的变异量相对而言很大。因此，若每一盘片都由透镜的自然平衡点起算其跳层位置，并使用同样的控制力、踢出力与煞车力来进行相同的跳层动作，则对于某些盘片可能会造成跳层失败的问题。

美国专利公告号2003/0076755、台湾专利公告号509930对这个问题提出了一个解决方法。图1为现有技术的跳层动作的聚焦误差信号与聚焦控制信号的示意图。这个方法将整个跳层动作分成四个动作，分别为踢出动作、保持动作、煞车动作和等待动作。这个方法最大的特色，是将聚焦控制信号经由一个低通滤波器，产生层距平衡信号。在收到跳层控制信号，而要进行跳层动作时，即以当时所产生的层距平衡信号为基准，来加上踢出信号和煞车信号。则对每一次的跳层动作而言，都是像把透镜由一个新的自然平衡跳向目标层。整个跳层动作也就比较单纯而容易控制。

这个方法的主要缺点为无法应付高倍速、高转速下的面振(wobble)效应。面振是因为在压制盘片时或将盘片安置于光驱中，有时会因为定位或是盘片本压制不良等的问题而在读取时发生，将使得盘片在相对于透镜的自然平衡点上下晃动。

在低倍数、低转速下的盘片，面振本身属于低频响应，如在2倍速的DVD光驱，面振的周期约为21.7ms，跳层动作相对来说，是属于比较快速的，约为1.4ms，故在低倍速跳层过程中的面振效应并不会影响透镜的自然平衡，故经过低通滤波器，产生的层距平衡信号在低倍速的面振还是适用的。

图2为高倍速下面振对透镜的自然平衡位置变化图。当在高倍速、高转速下，如12倍速的DVD光驱，面振的周期约为9.3ms，加上DVD光驱机构的本身震动会造成盘片面振效应越大，造成如图2所示，透镜的控制力会随面振的周期变动。当面振的周期越短，面振效应相对跳层过程中的影响就不能忽略，因为在跳层过程中，透镜的自然平衡位置的控制力，并不等于跳层前的自然平衡位置的控制力，导致在跳层过程中有一惯性加速度存在，而此加速度的大小会随着一开始透镜的起跳点有关，应用前述专利的控制方法将导致DVD换层很容易失败及不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种高倍速光驱跳层控制装置与方法。

依据本发明的一特点，本发明加入了实时面振侦测器，可依据主轴马达目前的转速定义出面振的周期，在每个周期侦测并更新面振的大小值。

依据本发明的另一特点，本发明加入了适应性层距平衡运算器，可根据面振的大小值，找到较佳的跳层起始位置，输出层距平衡的控制力，解决高倍速下面振效应的影响。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高倍速光驱跳层控制装置，其特征在于，用以控制一光驱的跳层动作，该高倍速光驱跳层控制装置包括：

一低通滤波器，用以接收一聚焦控制信号，并输出该聚焦控制信号的低频成分；

一实时面振侦测器，连接至该低通滤波器，用以于每个面振周期侦测并更新面振的大小值，输出面振的一波峰值和一波谷值；及

一适应性层距平衡运算器，连接至该实时面振侦测器，用以决定一跳层起始位置，输出一层距平衡信号。

该高倍速光驱跳层控制装置还包括：

一光学读取头，具有一透镜和一音圈马达，该光学读取头根据一驱动控制力来驱动音圈马达以垂直移动该透镜；

一前级放大器，用以产生一聚焦误差信号；

一控制器，用以接收该聚焦误差信号，并产生该聚焦控制信号；及

一驱动器，用以输出该驱动控制力。

该跳层起始位置为面振周期接近该波峰值的一平缓位置。

该跳层起始位置为面振周期接近该波谷值的一平缓位置。

该光驱为一DVD光驱。

本发明还提供了一种高倍速光驱跳层控制方法，其特征在于，光驱包含一低通滤波器、一实时面振侦测器、一适应性层距平衡运算器、一光学读取头，一前级放大器、一控制器；该方法包含下列步骤：

利用该实时面振侦测器，于跳层前不断地在每个周期侦测并更新面振的大小值，输出面振的一波峰值和一波谷值；

在跳层开始，判断面振是否大于一设定值；

利用一层距平衡信号，进行一跳层动作；

若面振不大于该设定值，则利用该低通滤波器的输出作为该层距平衡信号；及

若面振大于该设定值，则利用该适应性层距平衡运算器决定一跳层起始位置，输出该层距平衡信号。

该跳层起始位置为面振周期接近该波峰值的一平缓位置。

该跳层起始位置为面振周期接近该波谷值的一平缓位置。

该方法还包含下列步骤：

接收该前级放大器所产生的一聚焦误差信号至该控制器以产生一聚焦控制信号；及

传送该聚焦控制信号至该低通滤波器。

该跳层动作还包含下列步骤：

根据一踢出信号与该层距平衡信号产生一踢出动作；

根据该层距平衡信号产生一保持动作；

根据一煞车信号与该层距平衡信号产生一煞车动作；及

根据该层距平衡信号产生一等待动作。

附图说明

图1为现有技术的跳层动作的聚焦误差信号与聚焦控制信号的示意图

图2为高倍速下面振对透镜的自然平衡位置变化图

图3为本发明跳层控制装置的方块图

图4为本发明对面振信号作用的示意图

图5为本发明跳层控制装置的流程图

其中，附图标记说明如下：

10   跳层控制装置    50   DVD盘片

102  光学读取头      104  前级放大器

106  控制器          108  驱动器

110  开关            112  低通滤波器

114  实时面振侦测器  116  适应性层距平衡运算器

210  透镜            220  音圈马达

S100 开始

S102 跳层动作开始

S104 更新面振大小

S106 检查面振是否大于设定值

S108 等待控制力大小至3/4位置

S110 产生层距平衡信号

S112 根据踢出信号与层距平衡信号产生踢出动作

S114  根据层距平衡信号产生保持动作

S116  根据煞车信号与层距平衡信号产生煞车动作

S118  根据层距平衡信号产生等待动作

S120  结束跳层动作

S122  结束

具体实施方式

图3为本发明跳层控制装置的方块图。跳层控制装置10包含了一光学读取头102、一前级放大器104、一控制器106、一驱动器108、一开关110、一低通滤波器112、一实时面振侦测器114、以及一适应性层距平衡运算器116。

光学读取头102上具有一透镜210，用来读取DVD盘片50，以及一音圈马达(voice coilmotor)220，可根据一驱动控制力来驱动音圈马达220以垂直移动透镜210。前级放大器104可根据光学读取头102的控制结果，而产生一聚焦误差信号(focusing error signal)。控制器106，可接收聚焦误差信号，加以处理后产生一聚焦控制信号(focusing control signal)。聚焦控制信号会经由低通滤波器112、实时面振侦测器114、以及适应性层距平衡运算器116产生层距平衡信号。驱动器108则用来输出驱动控制力至光学读取头102。

开关110，是用来控制切换跳层动作的进行与否。未进行跳层动作时，开关110会使聚焦控制信号直接送至驱动器108；若进行跳层动作时，则开关110则连接至适应性层距平衡运算器116，让送出的层距平衡信号，配合着踢出信号/煞车信号输入至驱动器108。图3所示即为跳层动作进行的状态。

在未进行跳层之前，由前级放大器104输出的聚焦误差信号维持一定值，此时开关110连接于控制器106的接点，而控制器所产生的聚焦控制信号可控制驱动器108，产生适当的驱动控制力，使透镜210维持在原层，亦即雷射光点维持在原层(可以是第1层或是第0层)。由于DVD盘片本身的层间距差异以及可能存在的面振效应等，聚焦控制信号可能不断变化。

同时，聚焦控制信号送至低通滤波器112、经过实时面振侦测器114、再经过适应性层距平衡运算器116产生的层距平衡信号也不断变化。低通滤波器112主要功能是将聚焦控制信号中的低频信号分离出来，送至实时面振侦测器114。

图4为本发明对面振信号作用的示意图。

实时面振侦测器114会在面振效应需要考虑时，量测整个系统面振的大小与周期，如此才能决定最佳跳层的时机与跳层的位置。一般DVD光驱机构装置或盘片本身都会有倾角，造成DVD内圈或外圈面振效应不一致，所以不管是去掉对内圈或是外圈去做补偿都是不正确的，而需做到实时侦测面振的机制。本发明的实时面振侦测器114会依据主轴马达目前的转速定义出面振的周期，如图4所示，在每个周期侦测并更新面振的大小值，并将此大小值输出给适应性层距平衡运算器116，以决定层距平衡的最佳位置，作为跳层的起始点，克服面振效应对跳层的影响。

适应性层距平衡运算器116会在跳层命令开始时，参考实时面振侦测器114前一个面振周期的大小，根据此大小找到相对3/4波峰(peak)或3/4波谷(bottom)的控制力当跳层起始位置，所取的3/4波峰或3/4波谷是在进入面振周期平缓区的点，就如同图4所示。因为面振效应在波峰或波谷时，整个透镜210的惯性加速度是最小，且控制力的大小对面振周期可近似一直流量。取提前3/4波峰或3/4波谷是考虑控制力经由低通滤波器112运算会有相位延迟的现象。

若对开关输入一跳层控制信号，开始进行跳层动作，此时开关110将连接至适应性层距平衡运算器116的接点。此时适应性层距平衡运算器116经过上述运算，输出适当的层距平衡控制信号，加上踢出信号/煞车信号，而可以有效解决高倍速的面振效应。

图5为本发明跳层控制装置的流程图。首先，光驱开始运作(S100)；跳层控制装置视是否有跳层控制信号输入，来判断跳层动作是否开始(S102)；如果跳层动作还没有开始，则会利用实时面振侦测器114不断地在每个周期侦测并更新面振的大小值(S104)；一直到跳层动作开始，则会检查面振是否大于设定值(S106)，这个设定值约在正负0.125mm之间；因为在低倍速的面振下，也就是面振小于设定值，可以将低通滤波器112的输出值，直接拿来当层距平衡信号(S110)；而对于高倍速的面振，也就是面振会大于设定值，此时就需利用适应性层距平衡运算器116，根据实时面振侦测器114所得面振大小，等待相对3/4波峰或3/4波谷的控制力当跳层起始位置(S108)；于此时产生层距平衡信号(S110)。

接着，层距平衡信号送至加法器，配合踢出信号送至驱动器108，以产生如图1所示的踢出动作(S112)；由聚焦误差信号的检查点F1与F2可确认雷射光点是否脱离原层。在踢出动作完成后，则停止踢出信号，仅由层距平衡信号来控制驱动器108，而进行保持动作(S114)，使透镜210继续移动至目标层；保持动作的完成可由图1的聚焦误差信号的煞车检查点F3来检查。

在聚焦误差信号通过F3后，表示光学读取头102已接近目标层的线性可控范围，可于层距平衡信号加入煞车信号进行煞车动作(S116)。煞车动作之后，并不代表透镜210必定已完全进入目标层的线性可控范围，为确保跳层聚焦控制不至于造成跳层失败，再由层距平衡信号加以控制，进行等待动作(S118)；等待动作的完成可由图1的聚焦误差信号的煞车检查点F4来检查。然后跳层动作结束(S120)。整个步骤结束(S122)。

总而言之，本发明具有下列功效：

本发明加入了实时面振侦测器，可依据主轴马达目前转速定义出面振的周期，在每个周期侦测并更新面振的大小值。

本发明加入了适应性层距平衡运算器，可根据面振的大小值，找到较佳的跳层起始位置，输出层距平衡的控制力，解决高倍速下面振效应的影响。

本发明已以较佳实施例说明如上，本领域技术人员皆可对该实施例加以变化，且如此构成的变化实施例在精神与范围上皆不脱离本发明的范围，本发明的范围应当以权利要求书所界定的为准。