CN101213598B - 一种用于产生寻轨误差信号的方法和系统 - Google Patents

Abstract

寻轨误差(TE)信号由光检测器25上的单光斑形成，用于改善具有减少的轨道间距的光盘应用中的稳健性。减少的轨道间距被应用在高数据容量的光盘格式中。通过使用中心孔径信号的高频互相关，检测器左半部分21和右半部23中的差产生了零交叉中的偏差，以用于产生一个更显著的寻轨信号。该更显著的寻轨信号对于多层盘中的不相干串扰不敏感。

Description

一种用于产生寻轨误差信号的方法和系统

技术领域

本发明涉及在光盘上的寻轨，并且更特别地涉及对具有非常小的轨道间距的光盘生成稳健的寻轨误差信号。

背景技术

光盘技术是一种致力于增加光盘介质存储容量的正在发展的技术。例如作为新标准之一的蓝光盘(BD)格式阐明了光学介质密度的增加。BD格式使用较大数值孔径(NA)和具有较短波长的激光束便于减小轨道间距和轨道长度以使得光盘介质存储容量的增加。由于与先前使用的CD和DVD格式相比，用于读取和写入操作的光斑减小，因此通过使用较短波长，能过获得较短比特长度(切向密度)和减少的轨道间距(径向密度)。该较短波长辐射束的较小聚焦激光光斑使得光盘介质符合BD格式，其以320nm(相比之下CD为1.6μm，DVD为740nm)的轨道间距来更近地设置轨道。

在光学介质上更进一步减少轨道间距能够获得更高的容量。使用小于320nm的轨道间距存在一个问题，其在于由数据相互靠近产生了更多的串扰。在最新的光盘介质格式中，消除串扰已成为一个主要焦点。使用低于320nm的轨道间距大大减少了寻轨误差信号从而导致寻轨性能的劣化。寻轨误差信号的减少导致寻轨的劣化到一点，该点上光束通常漂移脱轨。

单光斑微分相位检测(DPD)信号取决于切向衍射且径向衍射。切向衍射是来自轨道内数据标记的衍射，尤其是来自蓝光(Blu-ray)格式盘上I2-I8标记的衍射。当在盘上写入数据时，切向衍射才是有用的。径向衍射是由轨道的光栅结构产生的衍射。轨道的光栅结构是一种非常周期性的结构，在这种结构中轨道间距决定衍射角。两种衍射类型都应与第0级反射光相干涉(无衍射)以获取可靠的DPD信号。因此这种方法在减少了的轨道间距上存在问题。使用完全基于径向衍射的推挽寻轨甚至更糟。

微分相位检测(DPD)广泛用于现有技术中，通常用来检测从光盘反射的光线。在现有技术中，微分相位检测用于产生寻轨误差(TE)信号。使用DPD，通过在四分光检测器的沿对角相对的光接收部分上接收的信号的相位差来生成TE。被该四个光检测器接收的信号被输入到放大电路并被设置，以使从上面两个和下面两个检测器象限之间的差别能够确定切向衍射，以及通过两个左边和两个右边检测器象限之间的差别确定径向衍射。虽然轨道间距越大越有效，该DPD方法在减少了的轨道间距情况下存在问题。使用完全基于径向衍射的推挽寻轨技术甚至更糟。

从以上的讨论中可以很明显看出，在本领域中需要一种对于具有小轨道间距的光盘保持寻轨误差信号的方法和装置。

随着光盘介质持续的发展，光盘容量伴着新标准的提出而增加了。用于增加光盘容量的传统技术是使用具有较短波长的激光。一种用于高密度光盘的流行标准是蓝光盘(BD)标准。为了增加BD的数据容量超过27GB，必须通过减少信道比特长度来增加切向密度，或通过减少轨道间距来增加径向密度。

最近，改进的光盘标准通常使用一种通过减少轨道间距以获得更大信息密度的类似技术。通过使用发射比用于CD和DVD的波长更短波长的光的辐射源来实现轨道间距的减小。在实施这些新光盘标准时存在一个问题，其在于通过减少轨道间距导致了寻轨误差信号的减少。在获取寻轨误差信号中因采用传统技术而产生的小寻轨误差信号使得在轨道上保持激光光斑变得十分困难。寻轨误差的减少是因为光斑的调制传递函数(MTF)中的截断。

图1阐释了使用320nm的轨道间距标准，减小的250nm的轨道间距标准以及减小的200nm的轨道间距标准产生的推挽寻轨误差信号。图1示出的该推挽寻轨误差(TE^pp)信号以等式1示出的方式计算。

等式1  TE^PP＝(A^LPF-B^LPF)/(A^LPF+B^LPF)

在等式1中，LPF表示信号被低通滤波后的形式。如此处所使用的，LPF信号具有一个在30KHz附近的截断。在等式1中，A表示由检测来自光学介质的反射光线的光检测器的左侧(与轨道相关)产生的信号，和B表示由光检测器右侧产生的信号。左侧检测器信号(A^LPF)的LPF形式减去右光检测器信号(B^LPF)的LPF形式。LPF信号的差(A^LPF-B^LPF)通过除以LPF信号的和(A^LPF+B^LPF)被归一化用来说明读取功率和盘反射率中的波动。

如图1所示，使用等式1产生的寻轨误差信号满足具有320nm量级轨道间距的光学介质。随着轨道间距变小，寻轨误差信号显著减少并且变得无法使用。

考虑到上述讨论，本领域需要一种技术，该技术能够被用于获得寻轨误差信号，使该寻轨误差信号不随着轨道间距的减少而迅速减小幅值。

发明内容

这里揭示的实施例专注于上述讨论的本领域中存在问题并且可以被成功的应用于各种类型的具有减少了的轨道间距的盘上。该减少了的轨道间距的盘包括但不限于ROM盘，和已写的R和RE盘(这里R代表可记录和RE代表可记录/可擦写盘)。

这里描述的实施例应用了一种具有新颖性和创造性的方式来计算轨道误差信号，这使得在狭窄轨道间距上产生提供更加稳健寻轨的信号，因此能获得更大的径向密度。

这里描述的实施例的另一个优点是当应用于多层盘时，得到的寻轨误差信号对于非相干的串扰高度不敏感。

这里描述的实施例专注于上述提到的本领域中存在的缺点，相对于DPD以及推挽寻轨法提供一种在短轨道间距上更有效地进行度量的寻轨技术。由于BD格式已经被标准化因此具有当前的三种容量，也就是23.3GB，25GB和27GB。在上面提到的三种BD容量中，轨道间距被设置为320nm。这里描述的实施例专注于在当前的容量下存在的需求以及上面所提到的进一步减少轨道间距从而进一步增加存储容量的问题。

这里描述的实施例提供一种基于单光斑的更加稳健的寻轨信号。

进一步的实施例提供寻轨信号中的稳健性，该寻轨信号从基于高数据容量光盘中的减少了轨道间距的光盘中获得。

进一步的实施例还提供一种寻轨信号，该寻轨信号对于多层盘中的非相干串扰不敏感。

上述实施例通过获得高频互相关分量的差来取得。高频互相关分量的差在检测器的径向距离之间取得，该检测器感测来自具有减少的轨道间距的光盘的反射辐射束。

附图说明

图1说明了使用低通滤波信号对于不同大小轨道间距的寻轨误差信号。

图2为产生使用高通滤波信号产生寻轨误差信号的结构的示意图。

图3说明了使用高通滤波信号对于不同大小轨道间距的寻轨误差信号。

具体实施方式

如图2所示的实施例，假设用高频(HF)分量产生寻轨误差信号。诸如光检测器25的检测设备被平分成两个半部分21，23，通常称为部件A，B。本领域技术人员容易理解如上所述的微分相位检测(DPD)被径向平分，并且被平分的两半部分分别在寻轨凹槽的相对侧上。光检测器23的径向的半部分21，23中的每一个产生电信号，该电信号表示出从光盘介质(未示出)反射的辐射量。由光检测器25的径向半部分21，23产生的信号具有被高通滤波器27，29减弱的低频。通过使用来自光检测器的左半部分21(A)和右半部分23(B)的全部高频，可以获得一个相对于前面所讨论的本领域中使用信号的低频(低通滤波)产生的寻轨误差信号而言更加稳健的寻轨误差信号。

如图2所示，在高频分量之间实现互相关。如图2所示，通过差分，放大器31接收来自高通滤波器27，29的输入以形成差分值(A-B)，该输入包含来自左径向半部分21和右径向半部分23的由检测器接收的高频信号。该差分值(A-B)通过由乘法器35乘以这些值的方式与中心孔径(A+B)信号的全部高频分量互相关。以这种方式获得的互相关的寻轨误差(TE^Xcorr)信号不容易受到轨道间距减小的影响。上面讨论的结论关系在等式2中示出。

等式2    TE^Xcorr＝(A^HPF-B^HPF)*(A^HPF+B^HPF)

在等式1中，HPF表示所使用信号的高通滤波形式。如等式1所示，A表示由检测来自光学介质的反射光的光检测器左侧(相对于轨道)产生的信号，以及B表示由光检测器的右侧产生的信号。从该左侧检测器信号(A^HPF)的HPF形式减去右侧光检测器信号(B^HPF)的HPF形式。该HPF信号的差(A^HPF-B^HPF)通过乘以该HPF信号的和(A^HPF+B^HPF)来在以这种方式获得的互相关寻轨误差信号(TE^Xcorr)中产生更多可辨别的回转(gyration)。

在另一个实施例中，使用高频分量来执行该互相关，该高频分量以与图2所示组合不同的方式进行组合。例如，该差分值可以乘以一个常量。

在另一个实施例中，在加法以及减法执行之后但是在乘法执行之前执行高通滤波。

另外一个实施例假设执行与高通滤波(AC)信号的相关，由此提供对于DC-偏移量不敏感的TE信号。

另外一个实施例假设该TE信号可以首先被低通滤波或者直接被馈送到光拾取单元(OPU)。

在方法实施例中，可靠性是建立在不存在轨道偏移的情况下。因此，与光盘上数据图案(通过A+B测量)相关的大量信息均匀的分配在检测器的两个半部分上。如果光斑有一点偏离轨道，该信息在该检测器的2个半部分上分配不均匀，并且互相关将变成寻轨误差的测量值。随后该方法通过平衡该检测器的2个半部分上的信息量实现寻轨。

图3说明了通过使用如图2中示出的设备来计算等式2的关系而获得的TE信号。如图3所示，所获得的该TE信号清晰地示出了可识别的零相交。值得注意的是，图3说明的是针对与图1所示的相同的3个轨道间距而获得的TE信号。如图3能够看到的那样，即使200nm的轨道间距，还存在适当量寻轨误差信号，这使得以非常窄的轨道间距对盘进行寻轨成为可能。

另外的实施例提供用于多层盘的寻轨误差信号。如下所述，此实施例对于不相干串扰不敏感。预想这里描述的技术对于相干串扰也不敏感。在这个实施例中，如果辐射束聚焦在双层盘的底层(L0)，那么通过光检测器检测的反射光主要与底层(L0)的内容有关。然而，这里还存在与焦点未对准的上层(L1)相关的小信号。这个来自上层(L1)的小信号能够扰乱整个寻轨，因此，来自上层(L1)的小信号能够被抑制得越好，寻轨就越稳健。因此，在具有两个层L0和L1的情况下，在A和B光检测器上的强度可以写成：A_TOT＝A_LO+A_L1；B_TOT＝B_L0+B_L1。这里，下标表示产生信号调制的层。接着该互相关寻轨误差由等式3的关系表示。

等式3

${\mathrm{TE}}^{\mathrm{Xcorr}}=(A_{L0}^{\mathrm{HPF}}+A_{L1}^{\mathrm{HPF}}-B_{L0}^{\mathrm{HPF}}-B_{L1}^{\mathrm{HPF}})*(A_{L0}^{\mathrm{HPF}}+A_{L1}^{\mathrm{HPF}}+B_{L0}^{\mathrm{HPF}}+B_{L1}^{\mathrm{HPF}})$

$=(A_{L0}^{\mathrm{HPF}}-B_{L0}^{\mathrm{HPF}})*(A_{L0}^{\mathrm{HPF}}+B_{L0}^{\mathrm{HPF}})+(A_{L1}^{\mathrm{HPF}}-B_{L1}^{\mathrm{HPF}})*(A_{L1}^{\mathrm{HPF}}+B_{L1}^{\mathrm{HPF}})$

$=(A_{L0}^{\mathrm{HPF}}-B_{L0}^{\mathrm{HPF}})*(A_{L0}^{\mathrm{HPF}}+B_{L0}^{\mathrm{HPF}})$

等式3表示的关系具有优点。首先，由于信号已经被高通滤波，因此来自焦点未对准层的串扰的DC-分量被扼制。此外，由于在统计学上的不相关，因此来自不同层数据间的相关不存在。接着，非聚焦层(L1)上的光斑完全模糊，这样移动该光斑不会产生与轨道偏移相关的信号。进一步，第二项(与L1相关)的振幅为一个因数α(＜＜1)，其比在层L0的小，并且对寻轨误差信号的影响为α²，所以也就更小。也就是说，我们可以忽略与层L1相关的项。

上面描述的实施例可以被应用在任何类型的使用轨道的光学介质上。这些实施例对于具有狭窄轨道间距的光盘特别适用。其中，具有新一代光学存储(BD+或者相近领域)的新式ROM盘，在这些盘中切向和径向密度都将超出光斑的分辨率。

本发明的实施例用于新一代光存储盘，例如蓝光盘或者扩展格式以及相近领域的盘，在这里切向和径向密度都将接近或者超出光斑的分辨率。本领域技术人员应当明了除了优选实施例外的实施也是可能的。由此，本发明的范围应由所附的权利要求书来衡量。

Claims (8)

1.一种用于产生寻轨误差信号的方法，包括：

在光学介质上产生光斑；

在检测器(25)中测量由光学介质反射的光，该检测器设置为在径向上隔开的第一和第二部件(21，23)，以用于产生代表被光学介质反射的反射光线的第一和第二信号，其中该径向是从盘的中心到盘的外侧边缘进行测量的；

高通滤波(27，29)所述第一和第二信号以形成信号的第一和第二高频分量；

通过形成该第一和第二高频分量的差分值(31)并将该差分值乘以(35)代表该第一和第二高频分量总数值的总和值，在径向上对第一和第二高频分量进行互相关以获得寻轨误差信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中该第一和第二部件设置为在径向上隔开的一对半部分，以及互相关步骤还包括如果反射光均匀分布在所述半部分上，那么寻轨误差信号为零。

3.如权利要求1所述的方法，还包括寻轨步骤，该寻轨步骤响应于互相关步骤在减少寻轨误差信号的方向上移动光斑。

4.如权利要求1所述的方法，还包括低通滤波寻轨误差信号或者直接将寻轨误差信号馈送到光学拾取单元的步骤。

5.一种产生寻轨误差信号的系统，包括：

一个光学系统，该系统在光学介质上生成光斑，通过在检测器(25)中测量被光学介质反射的光来产生代表被光学介质反射的反射光线的第一和第二信号，该检测器设置为在径向上隔开的第一和第二部件(21，23)，其中该径向是从盘的中心到盘的外侧边缘进行测量的；

至少一个高通滤波器(27，29)，可操作地连接到第一和第二信号以形成第一和第二信号的第一和第二高频分量；以及

互相关机构，通过形成该第一和第二高频分量的差分值(31)并将该差分值乘以(35)代表该第一和第二高频分量总数值的总和值，在径向上对第一和第二高频分量进行互相关以获得寻轨误差信号。

6.如权利要求5所述的系统，其中该第一和第二部件设置为在径向上隔开的一对半部分，并且如果反射光均匀分布在所述半部分上那么互相关机构产生为零的寻轨误差信号。

7.如权利要求5所述的系统，还包括通过在减少寻轨误差信号的方向上移动光斑来在光学介质上寻轨的寻轨机构。

8.如权利要求5所述的系统，还包括一个寻轨误差信号的低通滤波器，或者可操作地将寻轨误差信号连接到光学拾取单元的装置。

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