CN100369123C - 光盘媒体以及光盘记录/重放设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明把MTF分割成正频率区和负频率区并利用该正频率区和负频率区，从而使可用的频率区有效地增加1倍。本发明提供了一种用于通过以下动作读出数字信息的光盘重放设备，该数字信息被记录到其上形成有同心圆或螺旋形轨道的光盘媒体上，以在同一点上具有沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束的第一分量信号以及沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束的第二分量信号：利用光学装置聚焦激光束到所述光盘媒体上，从而用所述激光束作为重放光斑照射所述光盘媒体，并检测作为所述重放光斑被所述光盘媒体反射或衍射的结果而得到的所述激光束，所述光盘重放设备其特征在于包括：第一解码装置，用于从由特定重放光斑产生的沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束中解码所述第一分量信号；和第二解码装置，用于从由所述特定重放光斑产生的沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束中解码所述第二分量信号。本发明还提供了相关方法。
Description
本申请是中国专利申请号为02801376.X、发明名称为“光盘媒体以及光盘记录/重放设备和方法”一案的分案申请。
技术领域
本发明涉及光盘媒体，例如，光盘(CD)，数字视盘(DVD)等，以及用于记录数字信息到光盘媒体和从光盘媒体中重放数字信息的光盘记录/重放设备和方法。
背景技术
在CD和DVD为代表的常规光盘中，信息记录是通过在媒体上制成光可检测的凹坑或标记，而信息重放是利用光学装置检测这些凹坑或标记。
光拾取器把常规光盘上记录的凹坑或标记读出成电信号，判断电路将凹坑或标记的波形判断为二进制信息1或0，然后输出其结果。
具体地说，光拾取器检测称之为“眼图”的重复波形，然后把该波形与预定的阈值进行比较，把它解码成二进制信息，以及恢复成原始的数字信息。
在这种常规的重放方法中，可检测信号的细度(空间频率)上限是由重放中使用的激光束波长和物镜的数值孔径(NA)所确定。
具体地说，随着记录的信号变得很精细，重放信号的幅度就减小；而在达到空间频率的上限时，则完全不能检测到记录的信号。一般称空间频率特性的这种变化为MTF(调制传递函数)。
作为一个例子，图11表示DVD使用的光拾取器的MTF特性。图11中的纵坐标轴表示重放信号的幅度(增益)，而横坐标轴表示空间频率。
从图11中清楚地看出，在DVD的情况下，可以检测到的最高空间频率约为1700线/mm。
在常规的光盘记录方法中，上述MTF的上限值限制了光盘上可读出的细度。所以，光盘的记录密度是固定的。
因此，在许多情况下，目前建议的光盘高密度记录方法提高了MTF的这种限制。具体地说，目前建议的光盘高密度记录方法还缩短了激光波长或增大了NA。
由此看来，还可能再提高MTF的频率限制，因而增大记录密度。
然而，激光波长的极限约为400nm，当激光波长小于这个极限时，光不能穿透塑料基底。
此外，增大NA要求减小光盘表面与物镜之间的距离。当光盘表面上有灰尘等杂物时，数据读出就变得不可靠。
还建议利用多级记录，多级记录是将信息记录成多个等级，而不是记录成二进制值1或0。
例如，在Japanese Patent Laid-Open No.sho 61-94244中，根据信息内容，利用不同数目的光束照射有记录层的记录媒体上相同光斑，记录层中的空洞是由光照射形成的，可以增大记录容量，因此形成不同深度的空洞，从而记录多级信息。
就是说，通过改变加到相同斑点上的光束斑数目，从而逐级地改变空洞的深度，本发明可以实现多级记录。
Japanese Patent Laid-Open No.Hei 2-31329中公开的信息记录设备调制光束功率到多个等级，使相变记录媒体相变到多个状态，从而把信息记录成多状态或多等级信号。
在Japanese Patent Laid-Open No.Hei 4-38088中，通过改变金属络合物中的配位环境，从而记录多级信息。在八面体配位作为典型例子的情况下，利用高达6个变化，本发明可以实现高达6个等级的多级记录。
然而，当应用上述的多级记录(多状态记录)时，需要提高媒体的信噪比(SNR)。
此外，在多级记录中不能消除记录信号的直流分量。所以，众所周知，在升高或降低重放信号的总体电平时，该信号被解码成不同于原始信息的信息，从而使误差率大幅度地恶化。
图11所示的MTF是以横坐标轴作为频率。处理电信号中使用的频率总是取正值。
然而，光分辨率可以有正空间频率和负空间频率。具体地说，如图12所示，实际上存在正空间频率区和负空间频率区。在光衍射中描述正空间频率区和负空间频率区，正空间频率区和负空间频率区分别对应于关于光盘旋转的正向衍射光和反向衍射光。
所以，本发明的目的是提供一种光盘媒体以及用于光盘记录/重放的设备和方法，将图11所示的MTF分割成正频率区和负频率区，并利用这个正频率区和负频率区，可以使可用的频率区有效地增加1倍，从而可以提高记录密度。
就是说，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，以及在几乎不改变目前使用的光拾取器和光盘制造技术的条件下，本发明可以可以增大记录密度。此外，与多级记录方法比较，本发明可以实现较低SNR的高密度记录。
发明内容
为了实现以上的目的，按照本发明，提供一种记录数字信息的光盘媒体，光盘媒体上形成同心圆或螺旋形的轨道，该光盘媒体的特征是，数字信息分别记录成沿轨道进行方向正向的反射或衍射光束和沿轨道进行方向反向的反射或衍射光束的独立信号。
所以，该光盘媒体扩大有效的频率区，与常规方法比较，可以实现较高密度的记录。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现高记录密度的媒体。
此外，按照本发明，提供一种用于读出数字信息的光盘重放设备，数字信息记录到有同心圆或螺旋形轨道的光盘媒体上，以在同一点上具有沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束的第一分量信号以及沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束的第二分量信号，该同心圆或螺旋形轨道是利用光学装置聚焦激光束到光盘媒体上形成的，从而用所述激光束作为重放光斑照射光盘媒体，并检测重放光斑被光盘媒体反射或衍射得到的激光束，该光盘重放设备的特征是，包括：第一解码装置，用于从由特定重放光斑产生的沿轨道进行方向正向的反射或衍射光束中解码所述第一分量信号；和第二解码装置，用于从沿轨道进行方向反向的反射或衍射光束中解码所述第二分量信号。
所以，通过把有效频率区扩大成正频率区和负频率区，该光盘重放设备可以重放完成高密度记录的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现高密度记录媒体的重放。
此外，按照本发明，提供一种用于读出数字信息的光盘重放方法，数字信息记录到有同心圆或螺旋形轨道的光盘媒体上，以在同一点上具有沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束的第一分量信号以及沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束的第二分量信号，该同心圆或螺旋形轨道是利用光学装置聚焦激光束到光盘媒体上形成的，从而用所述激光束作为重放光斑照射光盘媒体，并检测重放光斑被光盘媒体反射或衍射得到的激光束，该光盘重放方法的特征是，包括以下步骤：从由特定重放光斑产生的沿轨道进行方向正向的反射或衍射光束中解码所述第一分量信号；和从由所述特定重放光斑产生的沿轨道进行方向反向的反射或衍射光束中解码所述第二分量信号。
所以，通过把有效频率区扩大成正频率区和负频率区，该光盘重放方法可以重放完成高密度记录的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现高密度记录媒体的重放。
此外，按照本发明，提供一种光盘记录设备，用于利用光学装置聚焦激光束到圆盘状的光盘媒体上，并用所述激光束照射光盘媒体，从而记录数字信息到同心圆或螺旋形的轨道，该光盘记录设备的特征是，包括：复调制装置，把数字信息成分割成正频分量和负频分量，从而产生复调制信号；和激光调制装置，基于复调制信号，调制激光束。
所以，独立地利用正频率区和负频率区，该光盘记录设备可以有效地扩大频率区，从而提供一种允许高密度记录和重放的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现比常规方法高很多的记录密度。
此外，按照本发明，提供一种光盘记录方法，用于利用光学装置聚焦激光束到圆盘状的光盘媒体上，使激光束照射光盘媒体，从而记录数字信息到同心圆或螺旋形的轨道，并用所述光盘记录方法的特征是，包括以下步骤：把数字信息分割成至少两份；按照两份分割的数字信息改变正频分量和负频分量，从而产生复调制信号；和基于复调制信号调制激光束，从而记录数字信息到光盘媒体。
所以，独立地利用正频率区和负频率区，该光盘记录方法可以有效地扩大频率区，从而提供一种允许高密度记录和重放的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现比常规方法高很多的记录密度。
附图说明
图1是按照本发明一个实施例用于制作光盘的光盘记录设备的通用配置方框图。
图2是用于解释按照本发明一个实施例的光盘和光盘的信号记录面状态的示意图。
图3是图1所示光盘记录设备中一个复调制电路配置例子的方框图。
图4A，4B，4C和4D是用于解释图3所示复调制电路中信号频谱的示意图。
图5是图1所示光盘记录设备中一个简单的矢量量化电路配置例子的方框图。
图6是用于重放按照本发明一个实施例光盘的光盘重放设备的通用配置方框图。
图7是用于解释图6所示光盘重放设备中光拾取器形成的光斑与光盘上记录的沟槽和检测器的相对位置图。
图8是用于解释图7所示检测器A输出与检测器D输出相加得到正频率信号NHF信号的频率特性曲线图。
图9是用于解释图7所示检测器B输出与检测器C输出相加得到负频率信号NHF信号的频率特性曲线图。
图10是图6中所示光盘重放设备中一个解码电路配置例子的方框图。
图11是用于解释常规光盘中一个空间频率特性(MTF)例子的曲线图。
图12是用于解释一个光空间频率特性(MTF)例子的曲线图。
具体实施方式
以下描述按照本发明实施例的光盘媒体以及光盘记录/重放装置和方法。
应当注意，虽然以下描述的实施例是本发明优选的具体例子，并设定各种技术上优选的限制，但是，除非描述本发明具体限制的效果，本发明的范围不受以下描述这些模式的限制。
图1是按照本发明一个实施例的光盘记录设备1的方框图。
光盘记录设备1使原盘17曝光，从而记录从信息源10A输出的数字数据SA，与此同时，记录从信息源10B输出的数字数据SB到相同的原盘17上。
此时，利用正频率区主要记录数字数据SA，而利用负频率区主要记录数字数据SB。
因此，独立地利用正频率区和负频率区，这个实施例可以比常规方法实现较高的记录密度，而常规的方法并不区分正频率区和负频率区。
在光盘制造过程中，记录了信息源10A和10B信息的原盘17被显影。其次，显影的原盘17接受电镀处理以制成母盘，然后，利用母盘制成压模。
此外，在光盘制造过程中，利用制成的压模制造圆盘状基板，并在圆盘状基板上形成反射膜和保护膜，从而制成图2所示的光盘媒体2(以下简单地称之为光盘)。
以下，描述光盘记录设备1中的各个部件。
光盘记录设备1中的主轴电机18旋转驱动原盘17，并从其底部保持的FS信号发生电路中输出FG信号，FG信号的信号电平是在每个预定的旋转角度下增大。
主轴伺服电路19驱动主轴电机18，因此，根据原盘17的曝光位置，FG信号的频率变成预定的频率，从而使原盘17以预定的旋转速度被旋转驱动。
记录激光器15是由气体激光器或其他激光器构成，并发射用于原盘曝光的激光束L0。光调制器14A是由电声光调制元件构成的AOM(声光调制器)。按照同步模式发生电路13输出的同步信号SY，光调制器14A接通和关断激光束L0，从而插入同步模式。
插入同步模式的激光束L1输入到光调制器14B。与光调制器14A一样，光调制器14B也是由AOM构成。按照强度调制信号SZ，光调制器14B调制激光束L1的强度，并输出激光束L2。
这个激光束L2的光程被反射镜24弯折。然后，激光束L2传向原盘17，并被物镜25聚焦到原盘17上。
借助于图中未画出的滑动机构，反射镜24和物镜25沿着原盘17的外圆周方向并与原盘17的旋转同步顺序运动。因此，反射镜24和物镜25沿着原盘17的外圆周方向顺序移动原盘17的曝光位置到激光束L2。
利用上述的配置，在原盘17处在旋转驱动的状态下，通过移动反射镜24和物镜25，光盘记录设备1制成螺旋状的坑列(pit train)和沟槽。坑列是记录的同步信号SY。沟槽是按照强度调制信号SZ的激光功率下完成的曝光。
其结果是，沟槽记录到原盘17上，沟槽的深度随激光束L2的强度而变化。此外，同步模式(synchronizing pattern)被周期性插入作为抗列。
图2是用于解释本实施例中制成光盘2的状态示意图。
图2(A)表示光盘2的整体，光盘2的信号记录面上形成螺旋形或同心圆的轨道。图2(B)表示两个轨道的部分放大图。
在这个例子中，如图2(B)所示，利用同步信号SY使同步模式作为坑列211，212，213，221，222，和223记录到光盘2上。这些坑列用于检测同步，读出地址信息，以及以下描述的时钟重放。
轨道210上记录的数字数据SA和数字数据SB记录成沟槽214的深度变化。
类似地，轨道220上记录的数字数据SA和数字数据SB记录成沟槽224的深度变化。
为了解释这种状态，图2(C)表示轨道220剖面形状的示意图。如图2(C)所示，在轨道220上的沟槽224区域中形成均匀宽度的沟槽，而沟槽的深度是按照g(x)变化的，从而记录了数字数据SA和数字数据SB。
沟槽深度g(x)的变化是按照加到原盘17上激光强度。就是说，沟槽深度g(x)的变化是按照强度调制信号SZ。
如上所述，在本实施例中，调制信号记录成沟槽深度的变化。所以，基本上可以利用原有的常规原盘和压模装置用于高密度记录。
在图1中，误差校正码发生电路11A接收从信息源10A输出的数字数据SA，并在其上面添加误差校正码。然后，误差校正码发生电路11A使数字数据SB接受交叉处理，并输出8比特数字信号SC。
类似地，误差校正码发生电路11B接收从信息源10B输出的数字数据SB，并在其上面添加误差校正码。然后，误差校正码发生电路11B使数字数据SA接受交叉处理，并输出8比特数字信号SD。
通过添加误差校正码到互相重叠记录的两个信息源，即使盘上发生缺陷，仍可以读出正确的信息。
定时发生器12产生各种时间基准信号，用于控制与FS信号同步的整个光盘记录设备1的定时，然后，把该信号提供给该设备的各个部分。
顺便说一下，全部画出所有这些信号会使该图变得复杂化，因此，图1中仅画出BCLK信号和SLCT信号。
每当比特数转换电路5A和5B输出数字信号时，BCLK信号是从逻辑0变化到逻辑1的时钟信号。
通过检测BCLK信号的变化，可以检测新数据输入到复调制电路4。
每当与原盘17旋转同步的预定时间数据记录到原盘17上时，SLCT信号是从逻辑0变化到逻辑1的信号。
按照SLCT信号的变化，由于同步模式发生电路13周期性产生的同步信号SY，光调制器14A使激光L0接受on-off调制，并输出激光L1。
同步模式发生电路13产生重放时需要的同步模式，地址信息，接入时所需的伺服信息等。
周期性插入这种同步模式是与原盘17的旋转同步。因此，利用简单方法制成的原盘可以得到重放信号的同步，而利用地址信息等可以得到目标轨道的信息。
比特数转换电路5A转换从误差校正码发生电路11A提供的8比特数字数据SC的单位比特数，然后，提供2比特数据b3和b2给复调制电路4。
比特数转换电路5B的配置与比特数转换电路5A的配置完全相同。比特数转换电路5B把从误差校正码发生电路11B得到8比特单位的数字信息SD转换成2比特单位的比特数据b0和b1，然后，输出比特数据b0和b1。
按照比特数据b0，b1，...，和b3，复调制电路4产生复调制信号SX。
复调制信号SX包括：实部信号(SXr)和虚部信号(Sxi)。然而，不可能直接记录这种复数信息到光盘上。
因此，在这个例子中，矢量量化电路7从复调制信号SX中提取相位信息，从而把复调制信号SX转换成没有虚部的强度调制信号SZ。
按照强度调制信号SZ，光调制器14B调制激光L1的强度，并记录激光L2到原盘17上。
就是说，形成的沟槽深度g(x)的变化是按照激光L2的变化，从而记录数字数据SA和数字数据SB。
图3是复调制电路4的配置方框图。
在这个图中，在预定的时间间隔T内，输入到复调制电路4的数字信号b0，b1，...，和b3输入到二进制电路40A至40D，用于转换成信号电平为(+1，-1)的二进制信号。其次，低通滤波器45A至45D提供限带二进制波信号(Vx，Vy，Wx，和Wy)，其频带限制到预定的频带Fb。
在此情况下，选择这样的低通滤波器45A至45D特性，它不增加符号间干扰。例如，作为这种低通滤波器的特性，升余弦波特性是众所周知的。
图4A表示这种限带二进制波信号(Vx，Vy，Wx，和Wy)的频谱示意图。从图4A中清楚地看出，限带二进制波信号(Vx，Vy，Wx，和Wy)是在(-Fb至+Fb)的频率区内限带的。
图3中的载波发生电路42是利用晶体振荡器电路构成。载波发生电路42产生频率为f0的载波信号，然后，该载波信号提供给+45°相移电路43B和-45°相移电路43A。
以下的公式(1)和(2)表示从+45°相移电路43B得到的载波信号S1和从-45°相移电路43A得到的载波信号S0：
S1＝A·cos(2π·f0·t)(1)
S0＝A·sin(2π·f0·t)(2)
其中A代表常数，而t代表时间。
载波发生电路42的振荡频率f0设置成满足以下的公式(3)：
f0＞Fb (3)
从+45°相移电路43B得到的载波信号S1和从-45°相移电路43A得到的载波信号S0输入到乘法器电路44A至44H。
每个乘法器电路44A至44H计算载波信号S1或S0与限带二进制波信号(Vx，Vy，Wx，和Wy)的乘积，然后输出这个结果。
极性反转电路48A和48B反转相移电路43A输出的极性，然后，分别提供给乘法器电路44B和44G。
加法器电路47A至47F把乘法器电路44A至44H的输出进行相加。
由于以上结果，以下的公式(4)和(5)表示加法器电路47A的输出信号(Vi)和加法器电路47B的输出信号(Vr)：
Vi＝-A·Vx·sin(2π·f0·t)+A·Vy·cos(2π·f0·t)(4)
Vr＝A·Vx·cos(2π·f0·t)+A·Vy·sin(2π·f0·t)(5)
考虑这两个信号(Vr和Vi)分别作为复信号V的实部和虚部，利用复数表示可以把公式(4)和(5)重新写成以下的公式(6)：
V＝A·Vx·Exp(-j·2π·f0·t)+A·jVy·Exp(-j·2π·f0·t)(6)
其中j代表虚数。
公式(6)指出，复信号V是把Vx和Vy的频率分量频移-f0得到的结果。
图4B表示这种复信号V的频谱示意图。从图4B中清楚地看出，复信号V仅出现在负频率区。
类似地，以下的公式(7)和(8)表示加法器电路47C的输出信号(Wr)和加法器电路47D的输出信号(Wi)：
Wi＝A·Wx·sin(2π·f0·t)+A·Wy·cos(2π·f0·t)(7)
Wr＝A·Wx·cos(2π·f0·t)-A·Wy·sin(2π·f0·t)(8)
考虑这两个信号(Wr和Wi)分别作为复信号W的实部和虚部，利用复数表示可以把公式(7)和(8)重新写成以下的公式(9)：
W＝A·Wx·Exp(+j·2π·f0·t)+A·jWy·Exp(+j·2π·f0·t)(9)
公式(9)指出，复信号W是把Wx和Wy的频率分量频移+f0得到的结果。图4C表示这种复信号W的频谱示意图。从图4C中清楚地看出，复信号W仅出现在正频率区。
其次，加法器电路47E把加法器电路47C的输出(Wr)与加法器电路47B的输出(Vr)进行相加，并输出其结果。就是说，加法器电路47E把复信号W的实部与复信号V的实部进行相加，并输出其结果SXr。
类似地，加法器电路47F把加法器电路47D的输出(Wi)与加法器电路47A的输出(Vi)进行相加，并输出其结果。就是说，加法器电路47F把复信号W的虚部与复信号V的虚部进行相加，并输出其结果SXi。
考虑(SXr和Sxi)分别作为复调制信号SX的实部和虚部，利用以下的公式(10)表示复调制信号SX：
SX＝W+V (10)
图4D表示这种复调制信号SX的频谱示意图。从图4D中清楚地看出，复调制信号SX在正频率区和负频率区都有频率分量。2比特数字信号(b3和b2)记录在正频率区，而2比特数字信号(b1和b0)记录在负频率区。
利用分开的正频率区和负频率区，这个实施例可以比常规方法实现较高的记录密度。
然而，复调制信号SX不能按照原样记录在光盘上。因此，在这个例子中，矢量量化电路7把复调制信号SX简化和转换成强度调制信号SZ，然后，把强度调制信号SZ记录到原盘17上。
图5是一个最简单配置的矢量量化电路7例子的方框图。在这个图中，复调制信号SX的分量(SXr和Sxi)输入到8比特AD转换器71和72。
比特AD转换器71把输入信号转换成8比特数字值，然后，输出该8比特数字值作为只读存储器(ROM)73的地址信息。以下公式(11)表示的计算数据预先记录在只读存储器73内。
SZ＝128·arctan(SXi/SXr)÷π+128(11)
其中arctan代表反正切函数。
具体地说，公式(11)的计算是检测复调制信号SX的角分量，然后，输出该复调制信号SX的角分量作为256个等级上的一个整数。由于复调制信号SX简化成仅有角分量，当重放这个例子中的光盘时，观察到噪声有些增大。然而，可以把噪声控制到不影响恢复记录信息的电平。
已经研制了矢量量化的各种算法。在利用这种算法可以进一步减小噪声时，还可以稳定重放，因此，它是一个优选的算法。
此外，当256个等级的量化是太大时，理论上可以减少到3个等级。
其次，从只读存储器73得到的8比特数字信号被DA转换器74转换成模拟电压，然后，作为强度调制信号SZ提供给光调制器14B。
从矢量量化电路7得到的强度调制信号SZ被图1所示光调制器14B转换成激光束L2的强度变化，然后，记录成原盘17中切割的沟槽深度g(x)。
此时，控制激光功率，使沟槽深度g(x)与强度调制信号SZ之间保持以下公式(12)所表示的关系式。
g(x)＝K·SZ (12)
其中K值设置成以下公式(13)所表示的关系式：
K＝λ÷(n·256)(13)
其中λ是读出操作中使用的激光波长，而n是制成的光盘的折射率。
由于公式(12)和(13)得到满足，则对应于复调制信号SX相位角的相位变化给予读出操作中使用的激光。
由于以上结果，数字数据SA和数字数据SB记录成原盘17上沟槽深度的变化。数字数据SA记录在负频率区，而数字数据SB记录在正频率区。
完成曝光记录的原盘17被显影，因此，沟槽部分呈现出凹陷的图形。此外，使原盘17接受电镀处理以制成母盘。
利用母盘制造压模。在压模上重复地注塑成型，从而可以制成批量的复制光盘2。
图6是按照这个实施例的光盘重放设备的配置方框图。
以下参照图6描述用于重放光盘2的光盘重放设备3，上述两种数字信息记录成光盘2上沟槽深度的变化。
主轴电机131使图6中的光盘2产生旋转。伺服电路135控制主轴电机131，使主轴电机131以预定的旋转速度旋转。
伺服电路135还控制光拾取器107，使光拾取器107完成预定的动作，例如，聚焦，跟踪等。
从光拾取器107发射的激光束被光拾取器107内的衍射光栅分割成三个光斑(光斑321至323)。这些光斑射到光盘2上，然后返回到光拾取器107。图7表示这种状态的示意图。
光盘2反射的部分光束被输出，作为光拾取器107内多个检测器的检测信号A至H。检测信号A至H输入到矩阵计算器电路133。
矩阵计算器电路133是由运算放大器构成。矩阵计算器电路133计算检测信号A至H中的一些信号，例如，HF信号，跟踪误差信号TK，聚焦误差信号FS，正频率信号PHF，和负频率信号NHF。
图7表示三个光斑(光斑321至323)在跟踪时与光盘2中记录的沟槽2A之间的相对位置。放置在远场中四个分开的检测器(A，B，C和D)分配给中心光斑321。从光斑321得到的光束被分割成四个部分，然后，由它们各自的检测器作检测。
光斑322被分割成信号E和F，由两个分开的检测器作检测。类似地，光斑323被分割成信号G和H，由两个分开的检测器作检测。
从光斑322得到的E信号和F信号以及从光斑323得到的G信号和H信号输入到矩阵计算器电路133。通过以下公式(14)对四个信号(E，F，G和H)完成的运算，矩阵计算器电路133得到跟踪误差信号TK。
TK信号＝(E-F)+(H-G)(14)
此外，矩阵计算器电路133完成以下公式(15)，(16)，(17)和(18)对来自四个分开检测器中四个输出(A，B，C和D)的运算，这四个检测器已检测到光斑321。
HF信号＝A+B+C+D (15)
FS信号＝A-B+C-D (16)
PHF信号＝A+D (17)
NHF信号＝B+C (18)
FS信号是聚焦误差信号，用于聚焦光拾取器107内放置的物镜。因此，FS信号提供给伺服电路135以实施控制，使穿过光拾取器107内物镜的光束始终聚焦到光盘2上。
HF信号保留记录成凹坑的信息。因此，HF信号提供给地址解码电路138，用于检测地址信息，作为周期性插入的同步信号SY。
HF信号还提供给PLL电路134。PLL电路134是由锁相环路构成。PLL电路134从周期性插入的同步信号SY中恢复定时信息，例如，载波信号f0等，然后，提供载波信号f0等给解码电路106A和106B。
正频率信号PHF主要是沿沟槽进行方向正向的衍射信号。该信号可以从四个分开检测器的A段至D段中四个信号之和得到。
图8表示一个信号频率特性的例子。在图8中，纵坐标轴表示重放信号的幅度(增益)，而横坐标轴表示空间频率。
图8表示正频率信号PHF主要反映正频率区中记录的信号。
忽略拾取器的频率特性，正频率信号PHF信号基本上是由以下公式(19)表示：
PHF∝Wx·cos(2π·f0·t)+Wy·sin(2π·f0·t)(19)
负频率信号NHF是沿沟槽进行方向反向的衍射信号。该信号可以从四个分开检测器的B段与C段信号之和得到。
图9表示一个负频率信号NHF的频率特性例子。在图9中，纵坐标轴表示重放信号的幅度(增益)，而横坐标轴表示空间频率。
从图9中清楚地看出，负频率信号NHF主要反映负频率区中记录的信号。
忽略拾取器的频率特性，负频率信号NHF信号基本上是由以下公式(20)表示：
NHF∝Vx·cos(2π·f0·t)+Vy·sin(2π·f0·t)(20)
正频率信号PHF提供给解码电路106A。负频率信号NHF提供给解码电路106B。由于解码电路106A和106B之后各级的操作基本上是相同的，以下仅描述与解码电路106A有关的部分，利用相同的附图标记识别解码电路106B以及解码电路106B输出端的信号处理部分，可以省略对它们的描述。
基于正频率信号PHF，解码电路106A解码记录的2比特信息(b2和b3)，然后，把这2比特信息(b2和b3)提供给比特数转换电路108A。
比特数转换电路108A积累来自解码电路106A的四个2比特宽度的数据，然后，把这四个2比特宽度的数据转换成用于输出的8比特宽度。
来自比特数转换电路108A的输出SF提供给ECC电路137A。基于记录时编码操作中添加的ECC(误差校正码)，ECC电路137A校正从解码电路106A输出的误差。例如，这种误差是由光盘2上的缺陷造成的。
从ECC电路137A输出的信号等于从记录设备输出的数字数据SA。因此，例如，在重放设备作为与光盘播放机相同应用的情况下，ECC电路137A的输出连接到DA转换器和扬声器，从而使扬声器重放音乐信号。
应当注意，按照本发明，可以重放记录在正频率区和负频率区中的不同信息。
图10是解码电路106A内部配置的方框图。
图10中的载波信号f0连接到带通滤波器172，因此，仅提取频率f0附近的频率分量，从而去除多余的谐波分量。
正频率信号PHF输入到均衡器171。均衡器171主要校正光拾取器107的频率特性，然后输出其结果。利用均衡器171可以基本消除光拾取器107引起的符号间干扰。
均衡器171校正的正频率信号PHF与传输通过带通滤波器172的载波信号f0是由乘法器电路173进行相乘。其结果是，正频率信号PHF的信号频谱移动到频率原点周围。
然后，乘法器电路173的输出输入到Hilbert转换器174。Hilbert转换器174是由FIR滤波器构成。Hilbert转换器174从输入信号的频率分量中分开实部和虚部，然后，分别输出该实部和虚部作为Ux和Uy。
如此得到的Ux基本上等于参照图1描述的限带二进制波信号Vx。Uy基本上等于限带二进制波信号Vy。
因此，以预定的周期T取样Ux和Uy可以恢复记录在光盘2上的二进制信息，然后，把该结果与预定的阈值进行比较。
Hilbert转换器174的输出Ux和Uy连接到二进制解码电路175和176。二进制解码电路175和176把输入的信号与预定的阈值进行比较，并输出1比特信息。
基于得到的确定结果，二进制解码电路175和176解码记录的2比特信息(b2和b3)，并输出该2比特信息。
比特数转换电路108A把解码信息的单位比特数转换成8比特，然后，输出8比特宽度的数据SF。ECC电路137A从比特数转换电路108A的输出SF中去除光盘上的缺陷等影响，然后输出其结果。
从ECC电路137A得到的输出信号与光盘记录设备1记录的数字数据SA是相同的。
应当注意，在上述的例子中，虽然把同步信号等记录成坑列，但本发明不受此限制，可以把同步信号以及诸如地址信息的信息记录成沟槽深度的变化或沟槽的摆动。
此外，代替沟槽，可以利用标记完成类似的记录，例如，在相变(PC)，磁光(MO)和其他光盘的情况下。在此情况下，记录是由标记给出光的相位变化完成的。
如上所述，按照本发明光盘媒体的特征是，数字信息分别记录成沿轨道进行方向正向的反射或衍射光束和沿轨道进行方向反向的反射或衍射光束的独立信号。
所以，这种光盘媒体扩大有效的频率区，与常规方法比较，可以实现高密度记录。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现高记录密度的媒体。
此外，按照本发明光盘重放设备的特征是，包括：第一解码装置，用于从沿光盘媒体轨道进行方向正向的反射或衍射光束中解码部分的数字信息；和第二解码装置，用于从沿光盘媒体轨道进行方向反向的反射或衍射光束中解码部分的数字信息。
所以，通过把有效频率区扩大成正频率区和负频率区，该光盘重放设备可以重放高密度记录的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现高密度记录媒体的重放。
此外，按照本发明光盘重放方法的特征是，包括以下步骤：从沿光盘媒体轨道进行方向正向的反射或衍射光束中解码一部分数字信息；和从沿光盘媒体轨道进行方向反向的反射或衍射光束中解码另一部分数字信息。
所以，通过把有效频率区扩大成正频率区和负频率区，该光盘重放方法可以重放高密度记录的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现高密度记录媒体的重放。
此外，按照本发明光盘记录设备的特征是，包括：复调制装置，把要记录在光盘媒体上的数字信息分割成正频分量和负频分量，从而产生复调制信号；和激光调制装置，基于复调制信号，调制激光束。
所以，独立地利用正频率区和负频率区，该光盘记录设备可以有效地扩大频率区，从而提供一种允许高密度记录和重放的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现比常规方法高很多的记录密度。
此外，按照本发明光盘记录方法的特征是，包括以下步骤：把要记录到光盘媒体上的数字信息至少分割成两份，按照些分割的数字信息，通过改变正频分量和负频分量，从而产生复调制信号；和基于复调制信号，通过调制激光束，从而记录数字信息到光盘媒体。
所以，独立地利用正频率区和负频率区，该光盘记录方法可以有效地扩大频率区，从而提供一种允许高密度记录和重放的光盘。因此，在不需要增大物镜NA和较短波长的条件下，可以实现比常规方法高很多的记录密度。
本发明把要记录到光盘媒体上的数字信息分别记录成沿轨道进行方向正向的反射或衍射光束和沿轨道进行方向反向的反射或衍射光束的独立信号。在制作光盘媒体时，数字信息被分割成两份，按照这些分割的数字信息，改变正频分量和负频分量以产生复调制信号，并基于复调制信号调制激光束。在重放光盘媒体时，从沿轨道进行方向正向的反射或衍射光束中解码一部分数字信息，而从沿轨道进行方向反向的反射或衍射光束中解码另一部分数字信息。
Claims (2)
1.一种用于通过以下动作读出数字信息的光盘重放设备，该数字信息被记录到其上形成有同心圆或螺旋形轨道的光盘媒体上，以在同一点上具有沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束的第一分量信号以及沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束的第二分量信号：利用光学装置聚焦激光束到所述光盘媒体上，从而用所述激光束作为重放光斑照射所述光盘媒体，并检测作为所述重放光斑被所述光盘媒体反射或衍射的结果而得到的所述激光束，
所述光盘重放设备其特征在于包括：
第一解码装置，用于从由特定重放光斑产生的沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束中解码所述第一分量信号；和
第二解码装置，用于从由所述特定重放光斑产生的沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束中解码所述第二分量信号。
2.一种用于通过以下动作读出数字信息的光盘重放方法，该数字信息记录到其上形成有同心圆或螺旋形轨道的光盘媒体上，以在同一点上具有沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束的第一分量信号以及沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束的第二分量信号：利用光学装置聚焦激光束到所述光盘媒体上，从而用所述激光束作为重放光斑照射所述光盘媒体，并检测作为所述重放光斑被所述光盘媒体反射或衍射的结果而得到的所述激光束，
所述光盘重放方法其特征在于包括以下步骤：
从由特定重放光斑产生的沿所述轨道行进方向向前反射或衍射的光束中解码所述第一分量信号；和
从由所述特定重放光斑产生的沿所述轨道行进方向向后反射或衍射的光束中解码所述第二分量信号。
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