专利名称：校准光盘盘面倾斜伺服系统的方法及相关光盘存取装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种校准光盘驱动器倾斜伺服系统的方法及相关装置，特别指一种根据光盘在不同位置有不同倾斜程度的物理模型以适应弯曲盘面的倾斜伺服系统校准方法及相关装置。
背景技术：
在现代的信息社会中，体积小、重量轻、存储密度高而又成本低廉的光盘，已成为最普及的非易失性存储媒体之一。为了能更快速、正确地存取光盘上的高密度数据，如何提高光盘存取装置(如光盘驱动器及光盘播放器)操作的精密程度，使光盘存取装置的操作更顺利，也就成为信息厂商研发的重点之一。
请参考图1及图2。图1为一典型光盘驱动器10的功能方块示意图。图2则为光盘驱动器10沿图1中剖线2-2的侧视示意图。光盘驱动器10中设有一控制模块20、一倾斜伺服系统22以及数据存取的相关机电结构，如一马达16、一滑轨14、一滑座(sled)12A及一读取头12B。控制模块20用来主控光盘驱动器10的操作；马达16用来带动一光盘18转动。滑座12A能沿着一滑轨14滑动，而用来向光盘18发射激光的读取头12A，就设置在滑座12A之上。当滑座12A带动读取头12B一起在滑轨14上滑动时，读取头12B就能存取光盘18在不同位置的各组数据。
如公知技术者所知，读取头12B发射的激光要能正确地聚焦在光盘18上，才能顺利地存取光盘18上的数据(包括由光盘上读出数据，或是将数据写入、记录在光盘上)。因此，当读取头12B在将激光入射至光盘18的盘面24后(见图2)，也会检测由光盘18反射回来的激光，并产生对应的信号，回传至控制模块20。而控制模块20就会依据读取头12B的反射光信号，判断读取头12B是否已经正确地将激光聚焦在光盘18上；若尚未正确聚焦，控制模块20就能以一伺服信号Fp控制滑座12A上的伺服机构，上下微调(也就是沿图2中箭头26的方向)读取头12B的位置，以调整读取头12B与光盘18的距离。读取头12B与光盘18的盘面的距离改变后，读取头12B对光盘18聚焦的情况也随之改变，并反应于读取头12B接收的反射光信号；而控制模块20又会再度根据此反射光信号，透过伺服信号Fp再度调整、修正读取头12B与光盘18间的距离。重复上述的聚焦反馈控制过程，最终就能使读取头12B聚焦在光盘18上。通常，伺服信号Fp代表的值的大小和读取头12B上下(沿箭头26)移动的距离有固定的对应关系；举例来说，若如图2所示，当伺服信号Fp代表的值为一标准伺服信号Fs0的值时，读取头12B恰能聚焦在光盘的表面24，则当伺服信号Fp大于标准伺服信号Fs0时，滑座12A就会被伺服信号Fp的驱动而带动读取头12B向上升；也就是说，若盘面24的位置固定，大于标准伺服信号Fs0的伺服信号Fp就会拉近读取头12B与盘面24间的距离。反之，若伺服信号Fp小于标准伺服信号Fs0时，滑座12A就会带动读取头12B下降，让读取头12B和盘面24间的距离增加。换句话说，伺服信号Fp的值，就对应于读取头12B上下升降的高度。
一般来说，光盘驱动器10中都设有托盘或等效的机构，来承载光盘18的盘面；在较佳的情况下，光盘18的盘面应该能随时和读取头12B保持水平，确保数据存取的正常操作。不过，在实际情况下，或因为光盘驱动器10中托盘等相关机构机械结构上的瑕疵，或因为光盘18本身盘面的弯曲不平整，光盘18的盘面和读取头12B间就会形成倾斜的夹角，两者间无法维持水平。为了改善这种情况，光盘驱动器10中也设有倾斜伺服系统22，用来调整、补偿光盘18的盘面与读取头12B间的夹角。而此倾斜伺服系统22，即是依据控制模块20发出的伺服信号Fp，来判断倾斜伺服系统22应该如何调整盘面24与读取头12B间的夹角。关于倾斜伺服系统22正式操作的情况，请继续参考图3、图4(并一并参考图1、图2)。
延续图2所示，图3及图4亦为光盘驱动器10侧视的示意图。在图2中，假设光盘18的盘面24与读取头12B完全平行时，滑座与盘面24间的高度D恰等于距离D0，而读取头12B也能完美聚焦在盘面24上。图2中以虚线标出一水平面28，即代表与读取头12B平行的水平面。而如图3所示，假设盘面24与读取头12B之间有倾斜的瑕疵，使两者间不平行而有非零的夹角；此时盘面24与滑座12A间的高度差D就会偏离距离D0(图3中的例子是盘片18往上偏，故高度差D大于距离D0)，上偏于水平面28。由于盘面24上偏，若读取头12B维持在图2中的情况，势必不能正确聚焦在光盘上；故在图3的情况中，读取头12B、控制模块20间的聚焦反馈控制过程就会进行操作，最后使控制模块20以一大于标准伺服信号Fs0的伺服信号Fp来控制滑座12A上的伺服机构，带动读取头12B沿箭头27A的方向上升，补偿盘面24上偏的情况，让读取头12B能再度聚焦在盘面24上。
在此同时，倾斜伺服系统22也会监控控制模块20发出的伺服信号Fp；根据大于标准伺服信号Fs0的伺服信号Fp，倾斜伺服系统22即可判断出盘面24已经偏离水平面28，所以控制模块20才要用较大的伺服信号Fp来重新使读取头12B聚焦在盘面24。相应此种情况，倾斜伺服系统22就会开始操作，调整光盘18与读取头12B间的夹角。如图4所示，根据伺服信号Fp，倾斜伺服系统22可使光盘18朝向节头27C的方向改变其倾斜程度，相当于将盘面24向读取头12B拉近。在倾斜伺服系统22调整盘面24倾斜程度期间，随着盘面24逐渐向读取头12B靠近，控制模块20、读取头12B间的聚焦反馈控制也会逐渐使伺服信号Fp减小，让读取头12B沿箭头27B的方向下降，使读取头12B能维持对盘面24的聚焦关系。等到盘面24回归至水平面28，盘面24与滑座12A间的高度差D又恢复至距离D0，而伺服信号Fp应该也会由图3中大于标准伺服信号Fs0的情况逐渐减小，最后趋近于标准伺服信号Fs0的大小。这时，持续监控着伺服信号Fp的倾斜伺服系统22就会因为伺服信号Fp趋近于标准伺服信号Fs0，而判断其倾斜伺服的目的已经实现，也就是已经将盘面24的倾斜程度调整至水平面28；此时倾斜伺服系统22就会停止调整光盘18的倾斜程度。在实现时，倾斜伺服系统22能以伺服机构来调整托盘的倾斜程度，或等效地以伺服机构来改变读取头12B的水平面，来改变盘面与读取头之间的相对夹角。
由以上描述可知，在光盘驱动器10对光盘18进行数据存取期间，倾斜伺服系统22是依据伺服信号Fp对标准伺服信号Fs0的偏离程度来操作；一旦伺服信号Fp偏离标准伺服信号Fs0，倾斜伺服系统22就会对应地调整光盘18与读取头12B之间的倾斜程度，直到伺服信号Fp恢复到标准伺服信号Fs0。由于倾斜伺服系统的操作皆以标准伺服信号Fs0为基准，因此，标准伺服信号Fs0的测量、校准，也就成为倾斜伺服系统22是否能正确操作的关键之一。
为了要确定倾斜伺服系统22操作时依据的标准伺服信号Fs0，在倾斜伺服系统22正式开始操作前，光盘驱动器10就要以特定的步骤来进行校准，先测量、制得出标准伺服信号Fs0的值的大小。请参考图5(并一并参考图1、图2)；图5中的流程100，即是公知技术中用来在图1的光盘驱动器10中校准倾斜伺服系统22的流程。流程100中有下列步骤步骤102开始校准倾斜伺服系统22。流程100可在光盘驱动器10进盘片后、尚未开始数据存取前进行，使倾斜伺服系统22在数据存取期间进行正式操作之前，先校准、制得出标准伺服信号Fs0的值。如前面讨论过的，光盘驱动器托盘机构(或其他支持光盘的相关机构)的瑕疵以及光盘18本身盘面的不平整都会导致盘面24的倾斜起伏、偏离水平面，故在进盘片时，就要校准倾斜伺服系统22用于后续倾斜伺服的基准伺服信号Fs0。
步骤104将滑座12A、读取头12B寻轨(seek)移动到滑轨14(请参考图2)上的两个相异位置P0、P1，并在这两个位置上，让读取头12B、控制模块20间的聚焦反馈控制机理操作。如前所述，聚焦反馈控制过程会调整伺服信号Fp的值，带动读取头12B上下移动位置，让读取头12B能维持对盘面24的聚焦。由于读取头12B激光聚焦的焦距是固定的，故读取头12B的位置高低势必要随着盘面24的起伏而改变，才能维持读取头12B对盘面24的聚焦。而读取头12B的高低位置又是随伺服信号Fp的改变而上下调整，故伺服信号Fp在位置P0、P1的值，就可分别用来代表盘面24在这两个位置高低起伏的情况(也就是与水平面偏差的值)。换句话说，若伺服信号Fp在位置P0、P1有不同的值，就代表盘面24在这两个位置有不同程度的高低起伏。位置P0、P1个别的伺服信号Fp相差越大，代表盘面24在这两个位置上，其高低起伏的程度也有越大的差异。将伺服信号Fp在位置P0、P1的值分别当作是读取头12B在这两个位置的聚焦结果，公知技术的流程100就是要由这两个位置的聚焦结果来判断盘面24起伏的情况(也就是偏离水平面的倾斜程度)。
步骤106在步骤104中比较两位置P0、P1的聚焦结果(也就是盘面24在这两个位置高低起伏的情况)后，公知流程100就会根据“盘面为一完美平面”的假设，仅以位置P0、P1间盘面24的起伏情况，估计整个盘面24的倾斜程度。根据盘面为平面的假设，由位置P0、P1间聚焦结果的差(相当于盘面的高度差)与两位置间距离的差，公知流程100就会估计出整个盘面24的倾斜程度。估计得盘面24的倾斜程度后，就能分析出要使盘面24恢复正常(水平)所需的调整。
步骤108由倾斜伺服系统22根据步骤106分析出来的调整量调整光盘18的倾斜程度，尝试将盘面24恢复至水平。
步骤110让滑座12A、读取头12B再次寻轨至位置P0，再度让读取头12B、控制模块20之间的聚焦反馈控制机理操作，并将操作后的伺服信号Fp记录为基准伺服信号Fs0，而公知流程100制订基准伺服信号Fs0的步骤也就此完成。由图2、图3至图4及相关讨论可看出，当盘面24为水平时，伺服信号Fp的值应该就相当于基准伺服信号Fs0；而倾斜伺服系统22正式操作后，其操作的目的也是在光盘驱动器数据存取期间让伺服信号Fp趋近于基准伺服信号Fs0，等效上也就是维持盘面24的水平。既然公知流程100在步骤104、106及108已经在“盘片为平面”的假设下估计盘片的倾斜程度并依此调整、修正光盘18的倾斜程度，在步骤108结束后，盘面24应该就是水平的，故此时的伺服信号Fp就可当作是基准伺服信号Fs0。
步骤112制订基准伺服信号Fs0后，就可以启用(enable)倾斜伺服系统22，让倾斜伺服系统22正式地依据基准伺服信号Fs0来开始操作。
步骤114结束对倾斜伺服系统22的校准流程100。接下来光盘驱动器10就能对光盘18进行数据存取，而倾斜伺服系统22也就会在数据存取期间持续调整光盘18的倾斜程度，让伺服信号Fp能趋近于步骤110中得出的基准伺服信号Fs0。
为了进一步说明公知流程100进行的情况，请继续参考图6、图7及图8。延续图1至图4的例子，图6至图8是图1中光盘驱动器10进行流程100时在不同步骤的示意图。如前所述，由于光盘驱动器机构或/及盘面的瑕疵，在光盘进盘片后，光盘18的盘面24不会平行于水平面28；此时就要先进行流程100，校准倾斜伺服系统22。首先，如图6所示，在流程100开始后，滑座12A会在步骤104中先寻轨移动至位置P0，让聚焦反馈控制机理操作；假设此时伺服信号Fp的值相当于信号f0。而在位置P0，盘面24相对于水平面28的起伏程度可用距离Yp0来代表(也就是盘面24在位置P0相对于滑座12A的高度)。接下来，在图7中，滑座12A带动读取头12B一起移动到另一个与位置P0距离DX0的位置P1，而聚焦反馈控制机理操作的结果，使伺服信号Fp的值相当于信号f1。此信号f1的大小就对应于盘面24在位置P1的起伏程度(也就是距离Yp1)。以图6、图7中的示意例来说，由于盘面24上偏于水平面28，盘面24在位置P1的高度高于在位置P0的高度，故在位置P1，控制模块20势必要以较大的伺服信号Fp来驱动读取头12B更往上移，以维持读取头1 2B对盘面24的聚焦。而伺服信号Fp在位置P1、P0间的差异(也就是信号f1、f0)间的差异，就对应于盘面2在位置P1、P0间高度的差异(也就是距离Yp1、Yp0间的差异)。
如图7中示意于附图7A的几何关系所示，在公知流程100中，当步骤104结束测量后，即可基于“盘面为平面”的假设，在步骤106中推算出盘面倾斜的程度。在附图7A中，由于位置P0、P1间的水平距离DX0已知，而盘面24在位置P0、P1间的高度差距DY0(＝Yp1-Yp0)可由信号f1、f0的差推算出来，故盘面24与水平面之间的夹角A1，就可推算出来。在盘面24为平面的假设下，盘面24在位置P0、P1间倾斜的情况就可当作是整个盘面24倾斜的情况，故在推算出夹角A1后，流程100就可在步骤108中让倾斜伺服系统22补偿盘面24在此夹角A1的倾斜程度。延续图6、图7的示意例，在图8中，倾斜伺服系统22就会在步骤108中，依据夹角A1代表的倾斜程度，将光盘18的倾斜程度沿箭头27C的方向补偿(其中虚线25代表的就是未补偿前的盘面的位置，也就是图6、图7中盘面的位置)。若光盘18的盘面24的确为一平面，倾斜伺服系统22在依据夹角A1调整光盘18的倾斜程度后，盘面24应该就会和水平面28平行。接下来在步骤110中，滑座12A就会带动读取头12B回到位置P0，再度让聚焦反馈控制机理操作，并将此时的伺服信号Fp订为标准伺服信号Fs0。然后光盘驱动器10就能启用倾斜伺服系统22正式操作(步骤112)，并结束对倾斜伺服系统22的校准(步骤114)，可以正式开始对光盘18进行数据存取了。
由以上描述可知，公知倾斜伺服系统的校准流程100是依据「光盘的盘面为一平面」的假设，以盘面在两位置P0、P1间的倾斜程度来估计整个盘面的倾斜程度，并据此调整盘面倾斜程度，再确定出标准伺服信号Fs0。然而，在实际运用时，可发现光盘的盘面普遍都并非完美的平面，而会有相当程度的弯曲。此弯曲程度可能在百万分一米左右的尺度，虽然人类的肉眼无法明显观察得到，但在进行讲究高精密度的光盘数据存取时，此类的弯曲程度已经足以造成相当的影响。而且，由于弯曲的盘面并不符合“盘面为一平面”的前提假设，也会使上述的公知流程100无法校准出正确的基准伺服信号，并导致倾斜伺服系统无法在后续的数据存取期间正常地发挥作用。关于此情况，请继续参考图9、图10。延续图2至图4、图6至图8的示意例，图9、图10也是以侧视的示意图来显示弯曲盘面对公知流程100影响的情况。
如图9所示，一般来说，光盘18的盘面24并不会如图6至图8所示，为一平整的平面(侧视呈一直线)，而是会如图9中所示，呈现弯曲的情况(为了图式的清晰，图9、图10的示意图中略微放大了盘面弯曲的程度)。在盘面24弯曲的情况下，盘面在不同的位置就有不同的倾斜程度。如图9所示，若以点P为倾斜伺服系统22调整盘面24倾斜程度的等效支点，经过位置P0、P1的垂直线与盘面24交于点Pa0、点Pa1，且经过点Pa0的水平线与经过点Pa1的垂直线交于点Pa01，则点Pa0及P间的线段与水平面28间的夹角为A，而点Pa1、Pa0间的线段与水平面28的夹角则为A1，如图9(或图9的附图9A的几何关系示意图)所示。若盘面24确为完美的平面，夹角A1应该也会等于夹角A。然而，由于盘面24为曲面，故事实上夹角A并不会等于夹角A1；而由上述对公知流程100的讨论可知，流程100在步骤106中，仅能由距离DX0、DY0估算出位置P0、P1间代表倾斜程度的夹角A1，而无法推算出夹角A的大小。换句话说，由于弯曲的盘面24在各处的倾斜程度均不相同，公知流程100中只依据盘面为平面的假设，就无法估算出夹角A的大小。
由于盘面24并不符合平面的假设，等到公知流程100在步骤108中要依据夹角A1来调整盘面24的倾斜程度时，就会因为夹角A1不等于夹角A而发生校准的错误；此情况可由图10来说明。如图10(及附图10A的几何关系示意图)所示，当公知流程100在步骤108中依据夹角A1而沿箭头27C补偿光盘18的倾斜程度时，实际上仅能使点Pa0、Pa1间的线段平行于水平面28，点P、Pa0间的线段则和水平面28间还有非零的夹角(A-A1)。换句话说，当读取头12B在步骤110再度在位置P0测量伺服信号Fp时，盘面24在位置P0的倾斜程度其实还是偏离水平面28的；若将此时的伺服信号Fp当作是基准伺服信号Fs0，很明显地此基准伺服信号Fs0就是错误的。由前述对倾斜伺服系统22的描述可知，当倾斜伺服系统22在正式操作期间检测到伺服信号Fp已经趋近于基准伺服信号Fs0，就会认为其已将盘面24(尤其是读取头12B所在位置对应的盘面)已经补偿至水平。故在流程100中，若要以位置P0的伺服信号Fp当作基准伺服信号Fs0，必定要先将位置P0对应的盘面24(也就是点Pa0附近的盘面)修正到水平。然而，如图10所示，当读取头12A以位置P0的伺服信号Fp当作基准伺服信号Fs0时，此时位置P0对应的盘面24(也就是点Pa0附近的盘面)其实不是水平的。若在后续的操作中，倾斜伺服系统22一直以此基准伺服信号Fs0来做为倾斜伺服的标准，可想而知，倾斜伺服系统22将难以正常操作，也大幅影响聚焦反馈控制过程的操作裕度。
总结来说，由于图5中的公知流程100是以“盘面为平面”的假设为前提而操作，其假设盘面在不同的位置仍有相同的倾斜程度，故仅以两位置间的倾斜程度即估计整个盘面的倾斜程度。然而，在实际上，光盘的盘面普遍均为弯曲的曲面，也就是说，盘面在不同位置会对应于不同的倾斜程度；在此情况下，公知流程100就无法校准出正确的基准伺服信号，连带地会导致倾斜伺服系统22在正式操作后，无法正确地进行盘面倾斜程度的调整，并影响光盘驱动器10数据存取的正常操作。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种能适应弯曲盘面的倾斜伺服系统校准方法及相关装置，以克服公知技术的缺点。
在公知的光盘驱动器倾斜伺服系统校准方法中，是假设盘面为平面，不同位置皆有相同的倾斜程度，故仅以两个位置间的盘面倾斜程度来代表整个盘面的倾斜程度。在实际运用时，由于盘面普遍呈现弯曲的样态，在不同的位置有不同的倾斜程度，故公知的校准方法在弯曲盘面的情况下就不能正常操作。
在本发明的倾斜伺服系统校准方法中，则是以位置与倾斜程度间的非常数(non-constant)关系做为盘面弯曲程度的物理模型，并以三个以上位置的倾斜程度，适应性地求解出盘面弯曲的程度。这样一来，本发明的校准方法就能估计出弯曲盘面在不同位置的相异倾斜程度，并针对特定位置的倾斜程度予以补偿，将该特定位置对应盘面的倾斜程度修正为水平，再以该特定位置的伺服信号做为基准伺服信号。这样一来，即使盘面为弯曲的，本发明的校准方法还是能正确地确定出基准伺服信号，确保倾斜伺服系统能在正式操作后正确地进行盘面倾斜补偿，维护光盘驱动器数据存取的准确及效率。
图1为一典型光盘驱动器功能方块的示意图。
图2为图1光盘驱动器侧视的示意图。
图3、图4为图1中光盘驱动器倾斜伺服系统操作情况的示意图。
图5为公知的倾斜伺服系统校准程序使用于图1光盘驱动器的流程图。
图6、图7及图8为图1中光盘驱动器以图5流程进行倾斜伺服系统校正的示意图。
图9、图10为图1中光盘驱动器以图5流程在弯曲盘面的情况下进行倾斜伺服系统校正的示意图。
图11为本发明中光盘驱动器的功能方块示意图。
图12为本发明在图11光盘驱动器中进行倾斜伺服系统校准的流程示意图。
图13、图14为图11中光盘驱动器在进行图12的流程时的示意图。
图15为图11光盘驱动器在数据存取期间其倾斜伺服系统操作的示意图。
图16、图17为图11中光盘驱动器以另一弯曲盘面的物理模型进行图12中流程的示意图。
图18为图11中光盘驱动器配备另一种倾斜伺服系统的示意图。
附图符号说明10、30光盘驱动器 12A、32A 滑座12B、32B 读取头 14、34 滑轨16、36马达18、38 光盘20、40控制模块22、42、62 倾斜伺服系统24-25、50 盘面26、27A-27C、47A 箭头28、52水平面 46 校准模块48计算模块51、53 虚线100、200 流程102-114、202-220 步骤Fp、F 伺服信号Fp0、F0 基准伺服信号D、D0、Yp0、Yp1、DX1-DX3、DY1-DY3 距离P0-P2、S、S0-S3 位置Pa0-Pa1、Pa01、Pb0-Pb2、Pb01、Pb12、S点
f0、f1 信号 A、A1、T、T1-T3 夹角7A、9A、10A、13A 附图具体实施方式
请参考图11。图11为本发明中一光盘驱动器30的功能方块示意图。光盘驱动器30中设有一滑座32A、一读取头32B、一滑轨34、一马达36、一控制模块40、一倾斜伺服系统42、一计算模块48及一校准模块46。马达36用来带动一光盘38转动，滑座32A能带动读取头32B沿滑轨34滑动；读取头32A本身则能发出激光入射至光盘38以存取光盘38的数据。控制模块40用来主控光盘驱动器30的操作。其中，读取头32B在将激光聚焦入射至光盘38后，也能接收由光盘38反射的激光，并产生对应的信号回传至控制模块40；控制模块40根据这些信号，就能判断读取头32B对光盘38聚焦的情况，并以一伺服信号F驱动滑座32A上的伺服机构，带动读取头32B上下移动，以调整读取头32B与光盘32盘面的距离，维持读取头32B对盘面的聚焦。这样，也就建立起了读取头32B、控制模块40间的聚焦反馈控制过程。类似于图1中的光盘驱动器10，图11中的光盘驱动器30也设有倾斜伺服系统42；在光盘驱动器30正式进行数据存取期间，倾斜伺服系统42即是根据控制模块40发出的伺服信号F，以调整光盘38与读取头32B间相对的倾斜程度。而倾斜伺服系统42亦根据一基准伺服信号作为基准，其伺服操作的目的也是调整光盘38相对于读取头32B的倾斜程度，直到伺服信号F代表的值趋近于该基准伺服信号。因此，在倾斜伺服系统42被正式启用操作前，光盘驱动器30也会对倾斜伺服系统42的进行一校准流程，以得出此一基准伺服信号。
如前面讨论过的，公知的倾斜伺服系统校准流程系假设盘面为平面，故仅依据两个位置间倾斜程度，即用来估算整个盘面的倾斜程度；在盘面为弯曲的情况下，就无法校准出真正的基准伺服信号。为了克服公知校准流程的缺点，本发明乃采用盘面弯曲的物理模型，由校准模块46根据此物理模型得出一基准位置及至少两个测量位置(即至少三个相异的位置，测量位置的数量由物理模型来决定)。控制模块40会控制滑座32A带动读取头32B移动至这些位置，根据每个位置上由聚焦反馈控制过程决定出来的伺服信号F的值，估计盘面在这些位置高低起伏的程度；而计算模块48就能依据这些数据来适应性地算出物理模型中的相关参数，进而推算出弯曲盘面在不同位置的相异倾斜程度。倾斜伺服系统42依据盘面在基准位置的倾斜程度调整、修正光盘38的倾斜程度后，就能由基准位置的伺服信号校准出适用于弯曲盘面的基准伺服信号。
请继续参考图12(并一并参考图11)。图12即为本发明在图11光盘驱动器30中对倾斜伺服系统校准流程200进行校准的流程示意图。流程200中设有下列步骤步骤202开始校准流程200。流程200可以在光盘驱动器30的光盘进盘片后、尚未开始对光盘进行数据存取前进行，以校准光盘驱动器30的倾斜伺服系统42，确定基准伺服信号。
步骤204设定一基准位置S0与至少两个测量位置S1、S2等等，以滑座32A带动读取头32B移动到这些位置，在这些位置让聚焦反馈控制机理操作，并记录在各个位置(包括基准位置及各测量位置)上伺服信号F的值。由于聚焦反馈控制过程会以伺服信号F来驱动滑座32A伺服读取头32B，以调整读取头32B对光盘盘面的远近距离，维持对盘面的聚焦。故在各位置对应伺服信号的值，就代表了光盘38的盘面在各位置高低起伏的情况。换句话说，将各个位置伺服信号的值做为聚焦结果，就能由聚焦结果估计出盘面在各个位置高低起伏的状况。
步骤206根据各测量位置S1、S2等等与基准位置S0间的距离差与聚焦结果的差，判断盘面在各个测量位置的倾斜程度。对第n个测量位置Sn而言(n＝1，2，...视测量位置的数量而定)，其与基准位置S0间的距离可记为DXn；而由测量位置Sn与基准位置S0间伺服信号F的差异，可推知盘面在测量位置Sn与基准位置S0间的高度差DYn。接下来，由DYn/DXn就可代表光盘38在位置Sn的倾斜程度。换句话说，针对各个测量位置Sn计算DYn/DXn，就能分别估计出光盘38的盘面在各个测量位置Sn的倾斜程度。
步骤208比较盘面在各个测量位置的倾斜程度是否相等；若相等，代表光盘38的盘面为一平面，则流程200可进行至步骤210。相对地，若盘面在不同的测量位置有不同的倾斜程度，代表光盘38的盘面为弯曲的，此时流程200就会进行至步骤212。
步骤210根据盘片为平面的物理模型来计算一倾斜补偿量DYt。在实施流程200时，可针对某一特定的测量位置Sn，计算在该测量位置Sn的伺服信号F应该是多少时，可使倾斜伺服系统42将基准位置S0的倾斜程度补偿成水平。接下来流程200就可进行至步骤214。
步骤212根据盘片为弯曲的物理模型来估计倾斜补偿量DYt。在本发明中，系以距离-倾斜程度间非常数的关系来描述曲面的物理模型；换句话说，是以盘面的倾斜程度会随位置不同而改变的物理模型，来代表盘面弯曲的情况。举例来说，本发明可以采用多项式(polynomial)形式的物理模型，将倾斜程度以距离为变数的多项式来描述。而物理模型中的系数(如多项式中的系数)，就可用各测量位置Sn对应的倾斜程度来求出(相关细节会在稍后再度描述)。根据各测量位置Sn实测的倾斜程度求出物理模型中的系数后，就相当于适应性地让物理模型去拟合盘面真实的弯曲情况。在建立起弯曲盘面的物理模型后，流程200就能估计出基准位置S0的倾斜程度。等效地，也就能计算出倾斜补偿量DYt。同样地，此倾斜补偿量DYt是针对某一特定测量位置Sn而计算，也就是当测量位置Sn的伺服信号F变成多少时，可将基准位置S0的倾斜程度补偿成水平。接下来流程200就能进行至步骤214。
步骤214让倾斜伺服系统42依据倾斜补偿量DYt来调整光盘38的倾斜程度。在步骤210、212中，倾斜补偿量DYt的意义其实是相同的，但两者是以不同的物理模型(一为平面盘面、一为曲面盘面)来估计倾斜补偿量DYt。如前所述，倾斜补偿量DYt是针对某个特定的测量位置Sn而计算的；在本步骤中，滑座32A就会带动读取头32B移动至此特定的测量位置Sn，再由倾斜伺服系统42开始操作，调整光盘38的倾斜程度，直到在此特定的测量位置Sn上，其伺服信号F的值对应于倾斜补偿量DYt。由倾斜补偿量DYt的意义可知，此时光盘38的盘面在基准位置S0附近应该已经被修正至水平。简单地说，既然本发明流程200已在步骤212(或210)中建立起盘面的物理模型，就能求解出要如何修正盘面的倾斜程度，以实际将基准位置S0对应的盘面修正为水平。
步骤216既然在步骤214中已经将基准位置S0对应的盘面修正为水平，滑座32A就能带动读取头32B移动至基准位置S0，让聚焦反馈控制机理操作，并将此时的伺服信号F确定为基准伺服信号，完成对倾斜伺服系统42的校准。此基准伺服信号即可作为一基准聚焦结果。
步骤218确定基准伺服信号后，流程200就能启用倾斜伺服系统42，让倾斜伺服系统42以基准伺服信号为标准，在光盘驱动器30数据存取的过程中，调整盘面的倾斜程度，维持伺服信号趋近于基准伺服信号。
步骤220结束校准流程200。接下来光盘驱动器30就能正式对光盘38进行数据存取。
为进一步说明本发明流程200进行的情况，请参考图13(并一并参考图11)。图13为图11中光盘驱动器30沿剖线13-13的侧视示意图，以显示本发明流程200一实施例在光盘驱动器30上实施的情况。如前所述，光盘38的盘面50普遍都是弯曲的；为了适应弯曲盘面下的倾斜伺服系统校正，本发明在图13的实施例中，是以“盘面倾斜程度为距离的线性函数”的物理模型来拟合弯曲的盘面50。在此实施例中，当流程200在步骤202开始后，滑座32A就会在步骤204中，带动读取头32B分别移动至基准位置S0及两个测量位置S1、S2，并在这三个位置上分别让聚焦反馈控制机理操作，再记录下这三个位置所对应的伺服信号F。如前所述，聚焦反馈控制过程会调整伺服信号F来改变读取头32B的高度，使其维持对盘面50的聚焦，故伺服信号F在这些位置的信号值，就代表盘面50在这些位置高低起伏的情况。在步骤206中，计算模块48就可根据测量位置S1、S2与基准位置S0对应伺服信号F的差别，求出盘面50在测量位置S1、S2与基准位置S0间的高度差DY1、DY2，如图13(及附图13A中的几何关系示意图)所示。其中，水平面52即平行于读取头32B的水平面，经过位置S0、S1及S2的垂直线与光盘38的盘面50分别交于点Pb0、Pb1及Pb2；故盘面50在点Pb1、Pb2上与Pb0的高度差即分别为距离DY1、DY2。根据测量位置S1、S2与基准位置S0在滑轨34上的位置差异，则可得出测量位置S1、S2分别与基准位置S0间的水平距离差DX1、DX2，就如图13及附图13A所示。另外，图13(及附图13A)中标出的点S，即代表倾斜伺服系统42调整盘面50倾斜程度时的等效支点，点S与点Pb0间的线段与水平面52间的夹角T，即可用来代表盘面50在基准位置S0的倾斜程度。
根据各测量位置S1、S2与基准位置S0间的高度差DY1、DY2及水平距离差DX1、DX2，计算模块48就能在步骤206中估计出盘面50在测量位置S1、S2处对应的倾斜程度。其中，测量位置S1对应的倾斜程度可用夹角T1代表，也就是点Pb1、Pb0间线段与水平面52间的夹角。同理，测量位置S2的倾斜程度可用夹角T2代表，也就是点Pb2、Pb0间线段与水平面5 2间的夹角。由于盘面在不同位置间高低起伏的差异(如距离DY1、DY2)应该远小于各位置间的水平距离(距离DX1、DX2)，故夹角T1、T2的大小就可分别用DY1/DX1、DY2/DX2来代表。在步骤206中求出DY1/DX1、DY2/DX2的后，流程200就能进行至步骤208，比较DY1/DX1、DY2/DX2是否相等(或差距在一定容忍值之间)。若是，代表夹角T1、T2大小相若，盘片50可合理地视为一平面，流程200即可进行至步骤210。相对地，若盘面50是像图13中所示而呈弯曲状时，夹角T1、T2的大小就会不同(或两者的差异大于一容忍值)。在此种情况下，流程200就要由步骤208进行至步骤212，依据盘面52实测的倾斜程度来适应性地计算物理模型中的系数，让物理模型能符合盘面52弯曲的程度。
如图13的附图13A所示，本发明在图13中的实施例，是以倾斜程度与距离间有线性关系的物理模型来代表区面；也就是说，盘面50在某一测量位置Sn的倾斜程度和其在基准位置S0的倾斜程度，两者间的差异会和该测量位置Sn与基准位置S0间的距离呈线性关系。以公式描述，即是Tn＝T+b*DXn(对n＝1，2)；就如前面提到过的，夹角Tn代表测量位置Sn的倾斜程度，夹角T代表基准位置S0的倾斜程度，而DXn就是测量位置Sn与基准位置S0间的距离。另外，系数b则为一常数。在上述的公式中，代表基准位置S0倾斜程度的夹角T与系数b为未知，但测量位置S1、S2对应的夹角T1、T2的值可分别用DY1/DX1、DY2/DX2来代表；故在测量位置S1、S2，即可利用上述公式建立一包括两个等式的联立方程组(如附图13A所示)，并据此解出未知的系数b，以及基准位置S0对应的夹角T。换句话说，由于图13的实施例中采用的物理模型共有两个未知数，故图13中的实施例需在两个测量位置进行倾斜程度的测量，以建立两个等式的方程组，解出物理模型中未知的系数。当然，其实也可在更多(两个以上)的测量位置测量倾斜程度，建立冗余(redundant)方程组，以便用诸如最小平方差(least-square error)的方法来求出两个未知的系数b及T。
求解出物理模型中未知的系数后，就可让本发明中的物理模型拟合于盘面50的实际弯曲程度；而此时就可求出盘面50在基准位置S0的倾斜程度(也就是夹角T)，也就可计算出倾斜补偿量DYt。在实际实施本发明的流程200时，倾斜补偿量DYt可以针对测量位置S1来计算，其意义就是在倾斜伺服系统42调整盘面50的倾斜程度时，当测量位置S1的伺服信号F对应于倾斜补偿量DYt时，倾斜伺服系统42恰可将基准位置S0的倾斜程度调整成水平。因此，当流程200进行至步骤214后，滑座32A会先带动读取头32B移动至位置S1，再由倾斜伺服系统42开始调整盘面50的倾斜程度；随着盘面50的倾斜程度改变，聚焦反馈控制过程也会不断操作而改变伺服信号F的值，等到伺服信号F的值对应于倾斜补偿量DYt时，倾斜伺服系统42就会停止改变盘面50的倾斜程度，而此时盘面50对应于基准位置S0的倾斜程度，也就被调整、修正至水平了。接下来在步骤216中，滑座32A、读取头32B就能回到基准位置S0，在聚焦反馈控制机理操作后，以此时的伺服信号F作为基准伺服信号F0。由图13可看出，要将基准位置S0附近的盘面50调整为水平，倾斜伺服系统42应该反向(以图13中的实施例来说，就是向下)将基准位置S0对应的夹角T修正为零。当基准位置S0对应的盘面50向下转动夹角T时，测量位置S1处的倾斜程度(也就是点Pb0、Pb1间线段与水平面52的夹角)也会变为(T1-T)；此时盘面50在位置S1的高度(相对于位置S0的高度)，应该就对应于(DY1-T*DX1)，而此高度也就是倾斜补偿量DYt。
关于倾斜补偿量DYt的相关情况，请进一步参考图14(并一并参考图13)。延续图13中的实施例，图14示意的是流程200进行在步骤214、216时的情况。图14(及附图14A的几何关系示意图)中，倾斜伺服系统42已经调整过盘面50的倾斜程度，根据步骤212(或210)中算出的倾斜补偿量DYt，沿着箭头47A的方向改变盘面50的倾斜程度；为了比较方便，图14中也以虚线51标出图13中盘面50所在的位置(也就是倾斜程度调整前的盘面位置)。比较图13、图14可了解，相对于盘面50在基准位置S0的高度，盘面50在测量位置S1的高度原本对应于图13中的距离DY1；在图14中，当倾斜伺服系统42调整盘面倾斜程度而使盘面50在基准位置S0附近为水平后，盘面50在测量位置S1的高度就对应于倾斜补偿量DYt。换句话说，当倾斜伺服系统42在步骤214中调整盘面50的倾斜程度时，就可依据读取头32B在测量位置S1的伺服信号F是否对应于倾斜补偿量DYt，来判断盘面50在基准位置S0附近是否已经水平。就如前述，当盘面50的弯曲程度以图13实施例中的公式来描述时，倾斜补偿量DYt就相当于距离(DY1-T*DX1)。当然，当流程200在步骤208判断盘面为平面而由步骤210计算倾斜补偿量时，就可直接将倾斜补偿量设为零。无论是由步骤210或212进行，到了步骤214，倾斜伺服系统42都已经将基准位置S0附近的盘面50调整为水平；故在步骤216中，滑座32A连同读取头32B就会回到基准位置S0，并将聚焦反馈控制机理操作后产生的伺服信号F确定为基准伺服信号F0(如图14中所示意的)。接下来倾斜伺服系统42就能根据此基准伺服信号F0正式操作了(也就是步骤218、220)。请继续参考图15。图15即为图11中光盘驱动器30在数据存取过程中，倾斜伺服系统42正式操作时的示意图。在流程200校准、确定出正确的基准伺服信号F0后，倾斜伺服系统42就会在数据存取的过程中，调整盘面50的倾斜程度，使伺服信号F总是趋近于基准伺服信号F0；也就是说，即使盘面50是弯曲的，倾斜伺服系统42总能根据伺服信号F是否偏离基准伺服信号F0，来调整盘面50而使读取头32B对应的盘面齐于水平面。
由以上讨论可知，本发明在图13、图14的实施例中所使用的物理模型Tn＝T+b*DXn，即合理地考虑了盘面50在不同位置会有不同倾斜程度的事实；在依据实测倾斜程度建立物理模型后(也就是求出系数后)，即可依据物理模型来考虑倾斜补偿量DYt；而由步骤212中倾斜补偿量DYt＝DY1-T*DX1可知，本发明也的确使用了物理模型中的系数来修正倾斜补偿量DYt(否则步骤210、212算出的倾斜补偿量应该相等)。相较之下，公知技术仅假设盘面为平面而在不同位置均有相同倾斜程度；在进行倾斜伺服系统校准时，就无法符合盘面弯曲的实际情况。
本发明除了图13、图14提及的实施例之外，若光盘驱动器30有较佳的运算资源可供运用，也可使用别的物理模型来代表弯曲的盘面。关于此情况，请参考图16。图16为本发明中盘面物理模型另一实施例的示意图。在此实施例中，是以盘面50的倾斜程度与位置之间有二次多项式的函数关系来作为盘面50的物理模型；以公式来描述，就是Tn＝T+b*DXn+a*(DXn)^2；其中T、b、a为此物理模型中未知的系数。为了要求出三个未知的系数，流程200就要在步骤204(见图12)中在三个相异的测量位置S1、S2及S3测量其倾斜程度(也就是Tn＝DYn/DXn，对n＝1到3；设通过测量位置Sn的垂直线与盘面50交于点Pbn，通过基准位置S0的垂直线与盘面50交于点Pb0，则夹角Tn即为点Pbn、Pb0间线段与水平面52间的夹角，而距离DXn为位置Sn与位置S0间的水平距离，距离DYn则可由位置Sn、S0间伺服信号F的差别来计算)，建立三个等式的联立方程组，求解出物理模型中三个未知的系数。求解出物理模型中的各个系数后，就能算出步骤212中的倾斜补偿量DYt。请参考图17；延续图16中的实施例，图17即为图16的物理模型下，流程200在步骤214中进行倾斜补偿时的示意图。当倾斜伺服系统42在步骤214中将盘面50由图16中的位置(在图17中以虚线53代表)调整为图17中的位置时，盘面50在基准位置S0附近被修正为水平，而在测量位置S1，盘面50相对于基准位置S0处的高度应该对应于倾斜补偿量DYt，而此倾斜补偿量DYt可计算为DY1-T*DX1。
在实际实施本发明的流程200时，可在同一控制电路(或同一控制芯片)中以硬件或以固件的方式实现出控制模块40、校准模块46及计算模块48的功能，实现本发明的目的。虽然在图13、图14及图16、图17的图式均以盘面50向上弯曲为例来说明本发明的实施情况，但本发明的精神当然适用于盘面50向下弯曲的情况。举例来说，若以图13、图14中的物理模型来拟合向下弯曲的盘面，则系数b应该为一负值，反映下弯曲面其倾斜程度随距离增加而减少的倾向。另外，在图13、图14及图16、图17的实施例中，均假设读取头32B平行于水平面，而倾斜伺服系统42是以改变盘面50的倾斜程度(如改变托盘的角度)来调整盘面与读取头之间的夹角；但在某些光盘驱动器中，其倾斜伺服系统可改变读取头32B的角度来调整盘面与读取头之间的夹角，而本发明的精神当然也适用于这种情况。请参考图18。图18为光盘驱动器30中以另一倾斜伺服系统62来调整盘面50、读取头32B间夹角的示意图。在图18中，倾斜伺服系统62可以用特殊的伺服机构沿箭头47B的方向改变读取头32B的方向，而此倾斜伺服系统62即是以调整读取头32B的方向来改变盘面50与读取头32B间的相对倾斜程度。当然，本发明的精神也可沿用于这种系统中，在倾斜伺服系统62的校准流程中将弯曲盘面的实际情况列入考虑。
总结来说，在公知技术中，是以盘面为平面的假设来校准倾斜伺服系统；在光盘的盘面普遍都有某种程度弯曲的情况下，公知技术就不能正确地校准光盘驱动器中的倾斜伺服系统，进而影响光盘数据存取的效率及正确性。相较的下，本发明则以盘面倾斜程度会随位置(距离)改变的物理模型来代表弯曲盘面的影响，故能在倾斜伺服系统的校准流程中考虑弯曲盘面的影响，使校准流程能正确地得出基准伺服信号，让倾斜伺服系统能在光盘驱动器进行数据存取时顺利地进行盘面倾斜调整，确保光盘驱动器数据存取的正确与效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种用来校准一光盘驱动器的光盘倾斜伺服系统的方法，该光盘驱动器可以将激光聚焦入射至一光盘并接收反射的信号；该方法包括有设定一基准位置及至少两个测量位置，该基准位置及各测量位置分别对应于该光盘上的不同区域；在该基准位置及每一测量位置，测量该光盘驱动器对该光盘的聚焦情况以产生一对应的聚焦结果；分别计算每一测量位置的聚焦结果与该基准位置的聚焦结果间的差异，并根据每一测量位置对应的差异估计该光盘的盘面在该测量位置对应的倾斜程度；以及比较该光盘的盘面在每一测量位置对应的倾斜程度是否相等。
2.如权利要求1的方法，其中该光盘驱动器还包括一读取头，用来将激光聚焦入射至该光盘；而该方法还包括有若盘面在不同测量位置的对应倾斜程度不相等，则根据各测量位置对应的倾斜程度，以一预设的物理模型计算出一倾斜补偿量，并根据该倾斜补偿量改变该光盘的盘面对应于该读取头一水平面的夹角；其中该物理模型假设该光盘的盘面在不同的位置有不同的倾斜程度。
3.如权利要求2的方法，其中该物理模型使该盘面在不同位置的倾斜程度与位置的分布距离间有线性的关系。
4.如权利要求2的方法，其还包括有在根据该倾斜补偿量改变该光盘的盘面与该水平面的夹角后，再度测量该光盘驱动器在该基准位置的聚焦结果以产生一基准聚焦结果。
5.如权利要求4的方法，其还包括有在产生该基准聚焦结果后，当要以该光盘驱动器存取该光盘上的数据时，调整该光盘的盘面与该水平面的夹角，使该光盘驱动器聚焦入射至该光盘的聚焦结果等于该基准聚焦结果。
6.一光盘驱动器，其包括有一读取头，用来以将激光聚焦入射至一光盘并接收反射的信号；一校准模块，其可设定一基准位置及至少两个测量位置，该基准位置及各测量位置分别对应于该光盘上的不同区域；该读取头可移动至该基准位置及每一测量位置，以测量该光盘驱动器对该光盘的聚焦情况以产生一对应的聚焦结果；以及一计算模块，用来计算每一测量位置的聚焦结果与该基准位置的聚焦结果间的差异，并根据每一测量位置对应的差异估计该光盘的盘面分别在该等测量位置对应的倾斜程度；且该计算模块可比较该光盘的盘面在每一测量位置对应的倾斜程度是否相等。
7.如权利要求6的光盘驱动器，其中若不同测量位置的对应倾斜程度不相等，该计算模块会根据各测量位置对应的倾斜程度，以一预设的物理模型计算出一倾斜补偿量，其中该物理模型假设该盘面在不同的测量位置对应于不同的倾斜程度；而该光盘驱动器还包括有一倾斜伺服系统，用来根据该倾斜补偿量改变该光盘的盘面对应于该读取头一水平面的夹角。
8.如权利要求7的光盘驱动器，其中该物理模型使该盘面在不同位置的倾斜程度与位置的分布距离间有线性的关系。
9.如权利要求7的光盘驱动器，其中当该倾斜伺服系统根据该倾斜补偿量改变该光盘的盘面与该水平面的夹角后，该校准模块会再度控制该读取头在该基准位置测量聚焦的情况以产生一基准聚焦结果。
10.如权利要求9的光盘驱动器，其中当该光盘驱动器要以该读取头存取该光盘上的数据时，该倾斜伺服系统会根据该基准聚焦结果调整该光盘的盘面与该水平面的夹角，使该光盘驱动器聚焦入射至该光盘的聚焦结果等于该基准聚焦结果。
全文摘要
本发明提供一种校正一光盘驱动器中光盘盘面倾斜伺服系统的方法及相关装置。该倾斜伺服系统用来调整该光盘驱动器的读取头与一光盘盘面的夹角；而本发明在该光盘径向的至少三个不同位置，测量该光盘驱动器对该光盘的聚焦结果，并以不同位置有不同倾斜程度的物理模型来估计该光盘的盘面倾斜程度，以正确地校正该倾斜伺服系统。
文档编号G11B19/00GK1542779SQ200410034339
公开日2004年11月3日 申请日期2004年4月12日 优先权日2003年4月10日
发明者萧原坤 申请人:威腾光电股份有限公司