专利名称：聚焦伺服装置、光盘记录/再生装置以及寻焦方法
技术领域：
本发明是有关于一种光盘纪录/再生装置，且特别是有关于一种可以在第一次聚焦完成之后且脱焦时可快速地再聚焦的光盘记录/再生装置以及其方法。
背景技术：
图1A与图1B绘示为光学读取头的聚焦点与光盘片的数据层的相对位置关系图。请参照图1A，已知的光盘记录/再生装置须先将光学读取头(图中仅绘示其物镜112部份)产生的光束聚焦至光盘片110的数据层111(例如图中聚焦点113b)，才能进行后续的数据读取(或称为再生(reproduce))动作。然而，在数据读取的过程中可能因为光盘片110的瑕疵、旋转轴方向的偏摆或外力的干扰等因素，导致已聚焦于数据层111的聚焦点113b脱离可存取范围。此时，需将光学读取头重新做聚焦动作，即将光学读取头产生的聚焦点先下拉至数据层111以下(例如使聚焦点下拉至聚焦点113a)，再将光学读取头产生的聚焦点上推。当聚焦点接近数据层111并进入聚焦误差的线性控制区时，此光盘记录/再生装置随即切入闭回路控制回路，完成聚焦动作。其中，聚焦误差的线性控制区以及闭回路控制回路将于后文详细说明。
不过，因为不确定目前光盘片110旋转轴方向的偏摆量大小，所以已知的作法为直接将光学读取头下拉至光学读取头的机构所容许的最低位置，再重新上推进行聚焦的动作。一般而言，在光盘片110的数据层111处于最低情况下，此机构容许的最低位置仍足够使光学读取头进行寻焦。上述数据层111处于最低的情况通常是位于光盘片110的外缘部分。请参照图1B，当光盘片110在旋转轴方向偏摆时，数据层111在外缘115a处的参考面比内缘115b处的参考面低，其中参考面垂直旋转轴。以数据层111的内缘115b为例，当聚焦点脱离可存取范围而需将光学读取头重新做聚焦动作时，已知技术会将光学读取头产生的聚焦点先下拉至机构容许的最低位置(例如图中位置117)，再将光学读取头产生的聚焦点上推至位置115b。所以，每当聚焦点脱离可存取范围时，已知寻焦机制会耗费多余的时间，导致从数据读取中断后到恢复数据读取的时间有部份是虚耗的。
发明内容
本发明的目的就是在提供一种聚焦伺服装置以及一种光盘记录/再生装置，用以缩短从数据读取中断后到恢复数据读取的时间，亦即在第一次聚焦完成后一旦脱焦时可以快速地再聚焦。
本发明的再一目的是提供一种寻焦方法，用以缩短从数据读取中断后到恢复数据读取的时间，亦即在第一次聚焦完成后一旦脱焦时可以快速地再聚焦。
本发明提出一种聚焦伺服装置，用以使读写单元所发出能量束(例如光束)的聚焦点落于盘片(例如光盘片)的数据层在盘片旋转轴方向的可存取范围内，以便对盘片上的数据进行记录/再生，其中读写单元更感测盘片所反射的能量束并据以产生感测结果，聚焦伺服装置包括驱动单元、寻焦范围决策单元以及聚焦控制单元。
其中，驱动单元接收控制信号，并据以输出驱动信号至读写单元，以使读写单元所发出能量束的聚焦点在盘片旋转轴方向移动。寻焦范围决策单元接收控制信号，并据以计算在每一预定期间内盘片的偏摆量的极值，以输出寻焦范围值，而该预定期间可以是盘片旋转一圈所需时间。聚焦控制单元接收感测结果，并输出控制信号至驱动单元。当感测结果指示能量束的聚焦点落于该可存取范围内，则聚焦控制单元操作于回授控制模式，以根据感测结果调整并输出控制信号，以及当感测结果指示能量束的聚焦点落于该可存取范围外，则聚焦控制单元操作于寻焦模式，以根据寻焦范围值调整并输出控制信号，以经由该驱动单元控制读写单元在盘片旋转轴方向距离盘片的数据层上下一寻焦范围内寻焦，以使能量束的聚焦点落于可存取范围内。
依照本发明的较佳实施例所述聚焦伺服装置，上述的寻焦范围决策单元包括撷取单元以及计算单元。其中，撷取单元撷取控制信号。计算单元根据撷取单元所撷取的控制信号，计算在每一预定期间内盘片的偏摆量的极值(例如相对极大值以及相对极小值)，以输出寻焦范围值。另外，寻焦范围值可以根据一寻焦上限与一寻焦下限所决定，其中由计算单元将相对极大值加上保护前置量即得到寻焦上限，以及将相对极小值减去保护前置量即得到寻焦下限。
本发明提出一种光盘记录/再生装置，包括读写单元以及上述本发明的聚焦伺服装置。其中，读写单元用以将所发出光束的聚焦点落于盘片的数据层，以及感测盘片所反射的光束并据以产生感测结果。
本发明提出一种寻焦方法，用于使盘片记录/再生装置(例如光盘记录/再生装置)中的能量束(例如光束)的聚焦点落于盘片(例如光盘片)数据层在该盘片旋转轴方向的可存取范围内，以便对盘片上的数据进行记录/再生。该寻焦方法包括当能量束的聚焦点落于该可存取范围内而光盘记录/再生装置操作于回授控制模式期间，在每一预定期间内纪录能量束的聚焦点的偏摆量，然后依据所记录能量束的聚焦点的偏摆量决定寻焦范围，并且当能量束的聚焦点脱离盘片数据层的可存取范围而光盘记录/再生装置操作于寻焦模式时，则将能量束的聚焦点于寻焦范围中移动，以使能量束的聚焦点落于盘片数据层的可存取范围内。
综上所述，本发明因采用寻焦范围决策单元纪录在每一预定期间内盘片偏摆量的极值并据以输出寻焦范围值，因此，在第一次聚焦完成后一旦脱焦时，可以根据该寻焦范围值而在比已知技术更小的范围内寻焦，所以能够快速地再聚焦。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1A与图1B绘示为光学读取头的聚焦点与光盘片的数据层的相对位置关系图；图2为根据本发明较佳实施例所绘示光盘记录/再生装置的聚焦伺服装置的电路方块图；图3绘示为聚焦误差信号对应于物镜到光盘间距的关系曲线图；图4为依照本发明较佳实施例所绘示的聚焦误差信号、聚焦完成信号以及驱动信号的波形图；图5为依照本发明较佳实施例所绘示的寻焦方法的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的实施说明能更加清楚，以下盘片记录/再生装置以光盘记录/再生装置为例，盘片以光盘片为例，能量束以光束为例。
图2为根据本发明较佳实施例所绘示光盘记录/再生装置的聚焦伺服(focusing servo)装置的电路方块图。请参照图2，光盘记录/再生装置200的聚焦伺服装置用以控制读写单元220发出的光束的聚焦点229落在光盘片210的数据层211上，以便在其上记录数据，或者接收从数据层211反射的光束，以便从其上读取(或再生)数据。聚焦伺服装置包括聚焦控制单元230、寻焦范围决策单元240以及驱动单元250，其中聚焦控制单元230包括信号处理器231、决策单元233、回授控制单元235、聚焦搜寻单元237以及切换器SW1与SW2，寻焦范围决策单元240包括撷取单元241以及计算单元243，驱动单元250包括模拟数字转换器251以及缓冲器253。
当欲从光盘片210再生数据时，由读写单元220的半导体雷射221发射光束，经过镜片组223而使光束的聚焦点229落在数据层211上，再将数据层211反射的光束透过镜片组223送到光传感器225，其中光传感器225用以将光学信号转换成电气信号。光传感器225输出的感测结果经过信号处理器231的处理，以聚焦误差信号FE以及聚焦完成信号FC输出。另外，聚焦致动器227根据驱动单元250输出的驱动信号来调整镜片组223中物镜223a的位置，此相当于调整聚焦点229的位置，其中物镜223a为图2的镜片组223中用以产生聚焦点229的镜片。
图3绘示为聚焦误差信号FE对应于物镜223a到光盘片210间距的关系曲线图。请同时参照图2与图3，当物镜223a靠近光盘片210致使聚焦误差信号FE落在线性范围310时，聚焦伺服装置则切换成回授控制模式，利用此线性关系进行负回授控制，以控制读写单元220将产生的聚焦点229大致上落在数据层211上，或者说将产生的聚焦点229落在数据层211的可存取范围内。一旦光盘片210受到某些因素而偏摆，导致聚焦误差信号FE脱离线性范围310(亦即聚焦点229脱离数据层211的可存取范围)时，聚焦伺服装置则切换成寻焦模式，重新调整聚焦点229的位置。其中，线性范围310的宽度的典型值为10微米。
请再参照图2，决策单元233中的控制方式决策单元233a即是根据聚焦误差信号FE是否落在其线性范围310来决定聚焦伺服装置的工作模式。在本实施例中，当聚焦误差信号FE落在线性范围310内，决定聚焦伺服装置操作在回授控制模式，切换器SW1切换到P1，因此由读写单元220、信号处理器231、回授控制单元235以及驱动单元250形成一个闭回路控制回路。当聚焦误差信号FE落在线性范围310外(简称为脱焦)，决定聚焦伺服装置操作在寻焦模式，切换器SW1切换到P2，因此由聚焦搜寻单元237、驱动单元250以及读写单元220形成一个开回路控制回路。
在一实施例中，当聚焦伺服装置操作在回授控制模式时，回授控制单元235输出回授控制信号作为控制信号。此时，寻焦范围决策单元240由其撷取单元241撷取该控制信号，并送到计算单元243计算在每一预定期间内光盘片210偏摆量的极值(例如包括相对极大值以及相对极小值)，然后根据该极值输出寻焦范围值。一般而言，因为撷取控制信号时是处于聚焦完成状态，如果以此极值直接进行寻焦，可能导致缺少完整的聚焦误差讯号，即图3的正峰值或负峰值部份，导致判断线性范围310错误，因此需对该极值再加/减一前置保护量作为保护，例如将相对极大值加上该保护前置量而得到寻焦上限，以及将相对极小值减去保护前置量而得到寻焦下限，则寻焦范围值即指示寻焦范围在寻焦上限与寻焦下限之间。
聚焦搜寻单元237包括递增输出单元237a以及递减输出单元237b，其中递增输出单元237a用以调整聚焦点229在旋转轴方向相对于光盘片210向上移动，而递减输出单元237b则用以调整聚焦点229向下移动。当聚焦伺服装置操作在寻焦模式时，感测结果经信号处理器231处理而输出的聚焦完成信号FC会指示聚焦失败，此时聚焦完成决策单元233b致动聚焦搜寻单元237使其输出寻焦控制信号作为控制信号，切换器SW2切换到P3，首先递增输出单元237a输出控制信号使聚焦点229上移，如果聚焦点229一直没有落在数据层211的可存取范围内，则受限于寻焦范围值，聚焦点229上移到最大值(即寻焦上限)时，切换器SW2切换到P4，接着由递减输出单元237b输出控制信号使聚焦点229下移，如果聚焦点229一直没有落在数据层211的可存取范围内，则受限于寻焦范围值，聚焦点229下移到最小值(即寻焦下限)时再由聚焦控制单元237控制上移，如此周而复始直到聚焦点229落在数据层211的可存取范围内。
另外，控制信号一般是数字信号，因此在驱动单元250中需要数字模拟转换器251将其转换成模拟信号，才能透过缓冲器253送到聚焦致动器227以调整物镜223a的位置。
图4为依照本发明较佳实施例所绘示的聚焦误差信号、聚焦完成信号以及驱动信号的波形图。请同时参照图2与图4，一开始的聚焦方式采用已知的作法，即利用驱动信号透过读写单元220将聚焦点229下拉至机构容许的最低位置，再上推以使聚焦点229落在数据层211的可存取范围内，若一直未落在数据层211的可存取范围内，则聚焦点229至多上推至机构容许的最高位置，此最低位置与最高位置的范围即最大寻焦范围，假设在此最大寻焦范围中移动最多需要时间t1。在已知的技术中，只要脱焦则采用最大寻焦范围来进行寻焦动作，这样对于在读取光盘片210内缘的脱焦状况，会虚耗许多不必要的寻焦时间，因为这时根本不需要这么大的寻焦范围。
在本发明实施例中，当第一次聚焦完成后，因为聚焦伺服装置会操作在回授控制模式，所以由寻焦范围决策单元240撷取控制信号来计算在每一预定期间内光盘片210偏摆量的极值(例如包括相对极大值401~404以及相对极小值411~414)，一旦脱焦时只需在根据该些极值加/减一前置保护量delta所决定的寻焦范围进行寻焦动作，其中对相对极大值而言为加上前置保护量，而对相对极小值而言为减去前置保护量。
一般而言，因为致动读写单元220的驱动信号呈简谐运动(simple harmonic motion，SHM)，所以上述的预定时间可以只取脱焦前光盘片210在聚焦状态下旋转最后一圈所需要的时间，亦即只取脱焦前光盘片210在聚焦状态下旋转最后一圈内的极值，例如极值402与412，如此可以较节省记忆空间。
在本实施例中，在光盘片210内缘脱焦时，根据极值402与412加/减前置保护量delta所决定的寻焦范围，最多只需花费时间t2(t2＜t1)。甚至于在光盘片210外缘脱焦时，根据极值403与413加/减前置保护量delta所决定的寻焦范围，最多只需花费时间t3，与已知所需的时间t1相比仍旧比较小(t2＜t3＜t1)，因此缩短从数据读取中断后到恢复数据读取的时间，亦即在第一次聚焦完成后一旦脱焦时可以快速地再聚焦。而聚焦点229落在数据层211的可存取范围内一段时间后，聚焦完成信号FC会指示聚焦成功(例如为逻辑高)。
图5为依照本发明较佳实施例所绘示的寻焦方法的流程图。请同时参照图2与图5，该寻焦方法适用于光盘记录/再生装置200在第一次聚焦完成后一旦脱焦的时候。在步骤S510，当光束的聚焦点229落于数据层211的可存取范围内(即聚焦误差信号FE落在线性范围内)，而使光盘记录/再生装置200操作于回授控制模式期间，在每一预定期间内纪录光束的聚焦点229的偏摆量，其中预定期间可以是光盘片210旋转一圈所需的时间。然后，在步骤S520，计算偏摆量的某些特征值，例如相对极大值以及相对极小值。
在步骤S530，依据所记录的偏摆量决定寻焦范围。例如，将相对极大值加上保护前置量而得到寻焦上限，以及将相对极小值减去保护前置量而得到寻焦下限，因此由寻焦上限与寻焦下限而得到寻焦范围。在步骤S540，当光束的聚焦点229脱离数据层211的可存取范围，而使光盘记录/再生装置200操作于寻焦模式时，则将光束的聚焦点229于上述的寻焦范围中移动，以使光束的聚焦点229落于数据层211的可存取范围内。接着，反复步骤S510~S540使聚焦点229即使脱焦也能快速地聚焦，并大致落在数据层211上。
综上所述，本发明因采用寻焦范围决策单元纪录在每一预定期间内盘片偏摆量的极值并据以输出寻焦范围值，因此，在第一次聚焦完成后一旦脱焦时，可以根据该寻焦范围值而在比已知技术更小的范围内寻焦，所以能够快速地再聚焦。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种聚焦伺服装置，用以使一读写单元所发出一能量束的聚焦点落于一盘片的数据层在该盘片旋转轴方向的一可存取范围内以进行数据记录及/或再生，其中该读写单元还感测该盘片所反射的能量束并据以产生一感测结果，该聚焦伺服装置包括一驱动单元，用以接收一控制信号，并据以输出一驱动信号至该读写单元，以使该读写单元所发出该能量束的聚焦点在该盘片旋转轴方向移动；一寻焦范围决策单元，用以接收该控制信号，并据以计算在每一预定期间内该盘片的偏摆量的一极值，以输出一寻焦范围值；以及一聚焦控制单元，用以接收该感测结果并输出该控制信号至该驱动单元；其中当该感测结果指示该能量束的聚焦点落于该可存取范围内，则该聚焦控制单元操作于一回授控制模式，以根据该感测结果调整并输出该控制信号，以及当该感测结果指示该能量束的聚焦点落于该可存取范围外，则该聚焦控制单元操作于一寻焦模式，以根据该寻焦范围值调整并输出该控制信号，以经由该驱动单元控制该读写单元在该盘片旋转轴方向距离该盘片的数据层上下一寻焦范围内寻焦，使该能量束的聚焦点落于该可存取范围内。
2.如权利要求1所述的聚焦伺服装置，其中该极值包括一相对极大值以及一相对极小值，以及该寻焦范围决策单元包括一撷取单元，用以撷取该控制信号；以及一计算单元，用以根据该撷取单元所撷取的该控制信号，计算在每一该预定期间内该盘片的偏摆量的该相对极大值以及该相对极小值，以输出该寻焦范围值。
3.如权利要求2所述的聚焦伺服装置，其中该计算单元将该相对极大值加上一保护前置量而得到一寻焦上限，以及将该相对极小值减去该保护前置量而得到一寻焦下限，并根据该寻焦上限与该寻焦下限输出该寻焦范围值。
4.如权利要求1所述的聚焦伺服装置，其中该预定期间为该盘片旋转一圈所需时间。
5.如权利要求1所述的聚焦伺服装置，其中决定该极值是在该回授控制模式期间内根据该控制信号所计算而得。
6.如权利要求1所述的聚焦伺服装置，其中在第一次寻焦时，该聚焦伺服装置依据该寻焦范围值的初始值而控制该读写单元在该盘片旋转轴方向距离该盘片的数据层上下一最大寻焦范围内寻焦。
7.如权利要求1所述的聚焦伺服装置，其中该聚焦伺服装置适用于一光盘记录/再生装置，该盘片包括一光盘片，该能量束包括一光束。
8.如权利要求7所述的聚焦伺服装置，其中该聚焦控制单元包括一回授控制单元，用以根据该读写单元所产生的该感测结果产生并调整一回授控制信号；一聚焦搜寻单元，用以根据该寻焦范围决策单元所输出的该寻焦范围值产生并调整一寻焦控制信号；以及一决策单元，用以依据该感测结果而决定该聚焦控制单元操作于该回授控制模式或该寻焦模式，其中，当在该回授控制模式时，该聚焦控制单元输出该回授控制信号做为该控制信号，以及当在该寻焦模式时，该聚焦控制单元输出该寻焦控制信号做为该控制信号。
9.如权利要求1所述的聚焦伺服装置，其中该驱动单元还包括一数字模拟转换器，用以将具数字形式的该控制信号转换成具模拟形式的该驱动信号；以及一缓冲器，耦接至该数字模拟转换器，用以缓冲并输出该驱动信号。
10.一种光盘记录/再生装置，包括一读写单元，用以将所发出一光束的聚焦点落于一盘片的数据层，以及感测该盘片所反射的光束并据以产生一感测结果；以及一聚焦伺服装置，包括一驱动单元，用以接收一控制信号，并根据该控制信号输出一驱动信号至该读写单元，以使该读写单元所发出该光束的聚焦点在该盘片旋转轴方向移动；一寻焦范围决策单元，用以接收该控制信号，并据以计算在每一预定期间内该盘片的偏摆量的一极值，以输出一寻焦范围值；以及一聚焦控制单元，用以接收该感测结果并输出该控制信号至该驱动单元；其中当该感测结果指示该能量束的聚焦点落于在该盘片旋转轴方向距离该盘片的数据层上下一可存取范围内，则该聚焦控制单元操作于一回授控制模式，以根据该感测结果调整并输出该控制信号，以及当该感测结果指示该能量束的聚焦点落于该可存取范围外，则该聚焦控制单元操作于一寻焦模式，以根据该寻焦范围值调整并输出该控制信号，以经由该驱动单元控制该读写单元在该盘片旋转轴方向距离该盘片的数据层上下一寻焦范围内寻焦，使该能量束的聚焦点落于该可存取范围内。
11.如权利要求10所述的光盘记录/再生装置，其中该极值包括一相对极大值以及一相对极小值，以及该寻焦范围决策单元包括一撷取单元，用以撷取该控制信号；以及一计算单元，用以根据该撷取单元所撷取的该控制信号，计算在每一该预定期间内该盘片的偏摆量的该相对极大值以及该相对极小值，以输出该寻焦范围值。
12.如权利要求11所述的光盘记录/再生装置，其中该计算单元将该相对极大值加上一保护前置量而得到一寻焦上限，以及将该相对极小值减去该保护前置量而得到一寻焦下限，并根据该寻焦上限与该寻焦下限输出该寻焦范围值。
13.如权利要求10所述的光盘记录/再生装置，其中该预定期间为该盘片旋转一圈所需时间。
14.如权利要求10所述的光盘记录/再生装置，其中决定该极值是在该回授控制模式期间内根据该控制信号所计算而得。
15.如权利要求10所述的光盘记录/再生装置，其中在第一次寻焦时，该聚焦伺服装置依据该寻焦范围值的初始值而控制该读写单元在该盘片旋转轴方向距离该盘片的数据层上下一最大寻焦范围内寻焦。
16.一种寻焦方法，用于使一盘片记录/再生装置中一能量束的聚焦点落于一盘片数据层在该盘片旋转轴方向的一可存取范围内以进行数据记录及/或再生，该寻焦方法包括当该能量束的聚焦点落于该可存取范围内而使该盘片记录/再生装置操作于一回授控制模式期间，在每一预定期间内纪录该能量束的聚焦点的偏摆量；依据所记录该能量束的聚焦点的偏摆量决定一寻焦范围；当该能量束的聚焦点脱离该盘片数据层的可存取范围而使该盘片记录/再生装置操作于一寻焦模式时，则将该能量束的聚焦点于该寻焦范围中移动，以使该能量束的聚焦点落于该盘片数据层的可存取范围内。
17.如权利要求16所述的寻焦方法，其中在每一该预定期间内纪录该能量束的聚焦点的偏摆量包括纪录该偏摆量的一相对极大值以及一相对极小值。
18.如权利要求17所述的寻焦方法，其中在每一该预定期间内纪录该能量束的聚焦点的偏摆量更包括将该相对极大值加上一保护前置量而得到一寻焦上限；将该相对极小值减去该保护前置量而得到一寻焦下限；以及根据该寻焦上限与该寻焦下限而得到该寻焦范围。
19.如权利要求16所述的寻焦方法，其中该预定期间为该盘片旋转一圈所需时间。
20.如权利要求16所述的寻焦方法，其中该盘片记录/再生装置包括一光盘记录/再生装置，该盘片包括一光盘片，该能量束包括一光束。
全文摘要
一种聚焦伺服装置、光盘记录/再生装置以及寻焦方法，用以使读写单元所发出能量束的聚焦点落于盘片数据层的可存取范围内，其方法包括当能量束的聚焦点落于盘片数据层的可存取范围内而光盘记录/再生装置操作于回授控制模式期间，在每一预定期间内纪录能量束的聚焦点的偏摆量，然后依据所记录的能量束聚焦点的偏摆量决定寻焦范围，并且当能量束的聚焦点脱离盘片数据层的可存取范围而光盘记录/再生装置操作于寻焦模式时，则将能量束的聚焦点于寻焦范围中移动，以使能量束的聚焦点落于盘片数据层的可存取范围内。
文档编号G11B7/09GK1870149SQ20051007307
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月27日 优先权日2005年5月27日
发明者刘俊男, 刘世贤 申请人:凌阳科技股份有限公司