CN101310332B

CN101310332B - 一种用于检测光学载体上首标区域的方法和光驱

Info

Publication number: CN101310332B
Application number: CN2006800423796A
Authority: CN
Inventors: 吴欣延
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: TW200822065A; US20090161503A1; EP1952396A1; CN101310332A; JP2009516316A; KR20080075521A; WO2007054897A1

Abstract

本发明涉及一种用于检测可写入光学载体的首标区域的方法。该方法首先从光学载体中获得数据信号(RF)，并且以预定的时间常量低通滤波该数据信号(RF)。随后，执行该低通滤波的数据信号(LPF_RF)与动态确定的阈值电平(RF_th)之间的比较，如果低通滤波的数据信号(LPF_RF)高于动态确定的阈值电平(RF_th)，就获得一个首标区域(I，II，III)的正指示。在一个有利实施例中，还进一步执行一个极性信号(DPII)与一个先前极性信号(DPI)的比较以提供一个凸起-凹槽转变的指示。本发明提供了一种与迄今已知的解决方案相比简单而强健的检测方法和首标区域以及可能一个凸起-凹槽转变。

Description

一种用于检测光学载体上首标区域的方法和光驱

发明领域

本发明涉及一种用于检测可写光学载体的首标区域的方法。这种光学载体尤其可包括读取访问存储格式(DVD-RAM)的数字万用盘。本发明还涉及一种相应的光驱。

背景技术

在光学载体或盘(例如CD、DVD、HD-DVD和BD)上对信息进行光学存储正在被越来越多地使用在更多的应用中。对越来越高的信息密度(每区域的信息)的相应需求产生了多种不同技术，每种技术都具有各种各样相关的优点和问题。

按照惯例，光学载体上的信息被安排于螺旋形轨道上并使信息分组为块，每一个块包括具有一个首标部分(header section)、一个数据部分，和一个纠错码(eec)部分的扇区。该首标部分典型地包括关于ID字段和地址等的信息。

对于DVD-RAM格式，具有摆动的凹槽(groove)和凸起(land)轨道，其中相位变化记录材料被用于凹槽和凸起的中心以获取最高可能的记录密度。首标区域被典型地设置为两两分组的四个首标，两个首标组相对于彼此之间并相对于凹槽/凸起中心轨道位置的相反方向上偏移了半个轨道间距。此外，在凹槽和凸起每转的交叉点处，最后的扇区凹槽(凸起)与凸起(凹槽)的第一扇区相连，同时两个首标组的极性被改变。在附图1中，示出了一个DVD-RAM格式结构的示意图。从首标区□到首标区II的极性没有改变，而首标区III具有一个相对于首标区域I和II的极性变化，如从首标组H12和H34的相对位置看到的。首标区III左边的垂直线A指示的是回路的末尾。每个扇区的首标区域都具有与DVD-ROM格式相同的压制凹坑/凸起结构，而且首标也称为互补分配的凹坑地址(CAPA)。在附图1中，为了清楚起见而省略了凸起30和凹槽31的伸长方向上的摆动结构。关于DVD-RAM格式并且尤其是DVD-RAM格式的首标部分的更多细节可见诸于ECMA272标准中，其在此被全部合并到本文中。

当读取载体的激光束被定位在首标区域时，用于保持激光束正确定位在轨道上的聚焦误差(FE)和径向误差(RE)的各自的控制回路不应起作用，因此光驱系统需要一个用于指示激光束被定位在这种首标区域的首标信号。类似地，随着激光束跨越一个从凸起变为凹槽或者相反情况的首标区域，光驱系统需要一个凸起-凹槽转变信号，以便改变从凸起到凹槽模式或者相反情况跟踪的径向误差。

美国专利公开文本US2005/002508 A1公开了一种利用微分相位检测(DPD)技术产生这种首标和凹槽/凸起信号的方法。该方法最初设定第一和第二阈值电平。该方法采用了第一和第二转换标记，其中当相位差信号大于第一阈值电平时启用第一转变标记，而当相位差信号小于第二阈值电平时启用第二转变标记。该方法最后根据第一和第二转换标记信号产生首标标记信号。

该方法的缺点是必须预先设定第一和第二阈值电平，即在设计阶段或在制造时通过校正进行设定。

因此，如果由于一些原因在首标区域的DPD电平不适于利用该方法的检测，则该方法将产生错误的首标信号。如果有射束着靶，就可能是这种情况，因为这将会带给DPD信号一个偏移误差。

发明内容

本发明的目的是提出一种更有效和/或可靠的检测首标区域的方法。

这一目的和其它多个目的在本发明的第一方面中通过提供一种用于检测可写入光学载体的首标区域的方法来获得，该方法包括步骤：

-从光学载体中获得一个数据信号，

-以预定的时间常量低通滤波该数据信号，以便产生低通滤波的数据信号，和

-将低通滤波的数据信号与一动态确定的阈值电平进行比较，所述动态确定的阈值电平根据预定时间段上数据信号的较高电平和较低电平之差来得到，其中如果该低通滤波的数据信号高于动态确定的阈值电平，就获得一个首标区域的正的指示。

本发明特别地，但是不局限于，对于获得一个稳定和强健的首标区域检测方法是有利的，因为阈值电平是动态确定的，也就是说可以根据各种不同的参数调节阈值电平，各种参数例如RF振幅本身、读取速度、时钟频率等。此外，该方法还具有一个优点，即无须立即解码存储在首标区域中的信息以便检测首标区域。因此，例如在启动或中断期间，如果例如光驱的聚焦设置不是最优化的，其仍然可能通过使用本发明来检测一个首标区域。

在一个有利的实施例中，当获得一个首标区域的正指示时，该方法进一步包括步骤：

-执行首标区域的第一部分中的推挽信号的第一求和，产生第一累积推挽信号，

-当推挽信号的极性变化时，执行首标区域的第二部分中的推挽信号的第二求和，产生第二累积推挽信号，

-通过比较第一累积推挽信号和第二累积推挽信号来获得一极性信号，和

-将所述极性信号与一个先前极性信号比较以提供一个凸起-凹槽转变的指示。

本实施例特别地，但是不局限于，对于当通过利用来自当前和先前首标区域的推挽信号以一种简单而非常有效的方式通过光学载体上基本未变化的径向距离处的一个首标区域时，获得一个已经发生凸起-凹槽转变的指示是有利的。与该首标检测方法相类似，仍然无需解码存储在该首标区域中的任何信息来获得凸起-凹槽转变的指示。这在从光驱中的光学载体进行的读出为非最佳设置的情况下可能是有利的。

有益地，上述步骤中的至少一个可以在数字域中执行以方便该方法的执行。另外，数据信号可以在被低通滤波之前被平均以获得更为稳定的信号。

有利地，可以通过分析预定时间段(例如在从1毫秒到20毫秒的时间间隔内的时间)的数据信号来确定动态阈值电平。时间段可依赖于载体的旋转速度。此外，可以在所述预定时间段期间利用数据信号的一个较高值和一个较低值来确定阈值电平。

为了检测一个凸起-凹槽转变，该极性信号可具有与先前极性信号相同的符号，指示尚未发生凸起凹槽转变。此外或可替换地，该极性信号可以具有与先前极性信号相反的符号，指示已经发生了凸起凹槽转变。

在第二方面中，本发明涉及一种能够检测一个关联的可写入光学载体的首标区域的光驱，该光驱包括：

-光检测装置和分析装置，用于从光学载体获得数据信号，

-滤波装置，用于以预定的时间常量低通滤波所述数据信号，以便产生低通滤波的数据信号(LPF_RF)，和

-分析装置，用于将低通滤波的数据信号与动态确定的阈值电平比较，所述动态确定的阈值电平根据预定时间段上数据信号的较高电平和较低电平之差来得到，

其中，如果低通滤波的数据信号高于动态确定的阈值电平，就获得一个首标区域的正指示。

在第三方面中，本发明涉及一种计算机程序产品，其适用于使一个包括至少一个具有与之相关的数据存储装置的计算机的计算机系统根据本发明的第一方面控制一光学记录驱动器。

本发明的这一方面特别地但是非排他性地有利，因为可以通过能够使计算机系统执行本发明第一方面的操作的计算机程序产品来实现本发明。因此，可以预期通过在控制所述光学记录驱动器的计算机系统上安装计算机程序产品，一些已知的光学记录驱动器可以被改变为根据本发明进行操作。该计算机程序产品可以被提供到任何种类的计算机可读介质(例如基于磁或光的介质)上，或通过基于计算机的网络(例如因特网)提供。

本发明的第一、第二和第三方面每个都能够与其它任何方面结合。本发明的这些和其它方面根据下文中所述的实施例将是显然的，并且将参照这些实施例进行阐述。

附图说明

现在将仅仅借助实例、参照附图说明本发明，其中：

图1是DVD-RAM格式的示意图，

图2示出了根据本发明的光驱的一个实施例的示图，

图3是一个图2中所示的光驱的处理单元的框图，

图4是一个表示来自首标区域的数据信号(RF)的曲线图，

图5示意性示出了尤其来自于三个首标区域的推挽信号和从其获得的极性信号，和

图6是根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1是DVD-RAM格式的示意图。本发明尤其适用于具有根据DVD-RAM标准的格式的光学载体的应用，但是本申请决不限制于这一特定格式并且本发明还可以应用于其它格式。图1所示的首标部分I，II，III被设置为两两分组的四个首标，两个首标组H12和H34在相对于彼此并相对于凹槽31和凸起30中间轨道位置的相反方向上偏移半个轨道间距。此外，在凹槽31和凸起30的每转的交叉点A处，最后的扇区凹槽(凸起)连接到凸起(凹槽)的第一扇区并且与此同时两个首标组H12和H34的极性被改变。从首标区域I到首标区域II极性没有改变，而首标区域III相对于首标区域I和II，如从首标组H12和H34的相对位置注意到的，极性发生了变化。首标区域III左边的垂直线A指示的是一个轨道环或圈的末尾。在图1中，为了清楚起见省略了凸起30和凹槽31的伸长方向上的摆动结构。

图2示出了根据本发明的光学设备或驱动器以及光学信息载体1。该载体1被一个保持装置30固定和旋转。

载体1包括适合于借助辐射束5记录信息的材料。该记录材料可以例如是磁光型的、相位变化型的、染料型的、如铜/硅的金属合金或任何其它适合的材料。信息可以以可光学检测区域的形式记录在载体1上，所述可光学检测区域也被称为可重写介质的标记。

该设备包括一个有时被称为光学拾取器(OPU)的光头20，该光头20可以被致动装置21(例如电子步进电机)所移动。光头20包括一个光检测系统10、一个辐射源4、一个光束分离器6、一个物镜7和一个能够在载体1的径向和聚焦方向移动透镜7的透镜移位装置9。光头20还可以包括光束分离装置22，例如能够将辐射束5分离为至少三个分量以用于三点微分推挽径向跟踪或任何其它可应用的控制方法的光栅或全息图。为了清楚的原因，辐射束5在通过光束分离装置22之后被示出为一个单一光束。相似地，反射的辐射8也可包括多于一个分量，例如三点或其衍射，但是为了清楚起见附图2只示出了一个光束8。

光检测系统10的功能是将从载体1反射的辐射8转换为电信号。因此，光检测系统10包括多个能够产生一个或多个电输出信号的光检测器，例如光电二极管、电荷耦合器件(CCD)，等等。光检测器被彼此在空间上分离设置并且具有足够的时间分辨率以便能够检测误差信号，即聚焦误差FE和径向跟踪误差RE。聚焦误差FE和径向跟踪误差RE信号被传输到处理器50，在那里一个通过应用PID(比例-积分-微分)控制装置操作的公知伺服机构被用来控制辐射束5在载体1上的径向位置和聚焦位置。

光检测系统10还可以输出一个表示从载体1上读取的信息的读取信号或RF信号到处理器50。该读取信号还可能通过在处理器50中对RF信号进行低通滤波而转换为中央孔径(CA)信号。

用于发射辐射束或光束5的辐射源4可以例如是一个具有可变功率的半导体激光器，也可能是具有可变辐射波长的半导体激光器。可替换地，辐射源4可以包括多于一个的激光器。在本发明的上下文中，术语“光”被认为包括任何种类的适合于光学记录和/或再现的电磁辐射，例如可见光、紫外光(UV)、红外光(IR)等。

光头20被光学设置成使得辐射束5通过光束分离器6和物镜7被引导到光学载体1上。从载体1上反射的辐射8被物镜7集中，并且在通过光束分离器6之后，落到一个如上所述的将入射辐射8转换为电输出信号的光检测系统10上。

处理器50从光检测装置10接收并分析第一信号。处理器50还能输出控制信号给致动装置21、辐射源4、透镜移位装置9和旋转装置30，如图2所示意性示出的。相似地，处理器50可以接收数据，如61所示，并且处理器50可以输出来自读取处理的数据，如60所示。如图2所示，处理器50主要包括两个部分；为模拟信号处理器ASP(也被称为RF处理器)的第一处理装置和为数字信号处理器DSP的第二处理装置。

图3是图2所示的光学设备的处理器50的示意性框图。此外，在处理器50左边示出了光检测装置10，其示意性示出了用于中心光束8的、被分为四部分的中央光检测器10.1和两个相邻的光检测器10.2，其中每一个用于中央光束8的附属光束而被分割为两个部分。

一个在图3中被称为RF的第一信号从光检测装置10传输到处理器50中。通过处理器50对这一数据信号的处理定义了如在处理器50的上部中指出的一个RF信道或一个RF数据路径。通常，第一RF信号是照射在中央检测器10.1上的光强的总和。

另一个在图3中被称为A..D的信号也从光检测装置10传输到处理器50。这些A...D信号包括光检测器10.1和10.2的不同光检测器部分的独立分量，其随后用于聚焦误差跟踪、径向误差跟踪、摆动信号、与获得镜像信号(mirror signal)等的写入时钟同步。通过处理器50对A..D信号的处理定义了如在处理器50的下部中指出的一个辅助信道或一个辅助数据路径。

在上部信道中，RF信号最初可以在可变增益放大器VGA(未示出)中被放大并且被传输到DSP，用于在模数转换器ADC中进行初始模数转换。随后，在数字域中，在应用一个锁相环PLL的块RF proc中处理RF信号，其后在块Demod中进行解调和在块Decod中根据一个适当的解码方案(例如8-16RLL(2，10)调制码)进行解码。

在块LPF中进行低通滤波之后，数字RF信号也被传输到首标检测块Header。在Header块中，执行一个低通滤波的数据信号LPF_RF与动态确定的阈值电平RF_th的比较。如果低通滤波的数据信号LPF_RF高于动态确定的阈值电平就获得首标区域I，II或III的正指示。如果为正的，逻辑信号h被设定为1，这一首标信号h则被传输给ASP中的辅助信道的块Servo Proc，并通过在其中对径向误差RF和聚焦误差FE信号进行伺服处理而应用，如图3所示。

如果检测到一个首标区域，也就是说h＝1，一个有利实施例进一步应用一个推挽信号(PP)来在块Land-Groove中检测一个凸起-凹槽转变。该推动信号也被用于在块PP wobble detec中进行摆动检测以用于寻址和/或定时信息。在Land-Groove块中，执行首标区域I，II或III的第一部分H12中的推挽信号(PP)的第一求和，产生第一累积推挽信号APP1，所述第一累积推挽信号APP1有时也称为推挽信号能量。由于首标格式，将会有一个推挽信号(PP)的极性的变化，并且然后执行首标区域的第二部分H34中的推挽信号(PP)的第二求和，产生第二累积推挽信号APP2。随后，通过比较，例如简单相减第一累积推挽信号PP1和第二累积推挽信号(PP2)获得一个极性信号DPII。最后，在所述极性信号DPII和先前极性信号DPI之间进行一个比较以提供一个凸起-凹槽转变的指示。如果是正的，则逻辑信号LG被设置为高，也就是说LG＝1。根据数学关系，其可以被如下公式表示：

APP1＝∑_H12PP且APP2＝∑_H34PP

DPi＝APP1-APP2其中i＝{I，II，III}

符号DPi＝符号DP(i-1)；LG＝0

符号DPi≠符号DP(i-1)；LG＝1

再次参考附图1，来自首标区域II的极性信号DPII具有与来自首标区域I的先前的极性信号DPI相同的符号，指示没有发生凸起凹槽转变。相反地，来自首标区域III的极性信号DPIII具有与来自首标区域II的先前的极性信号DPII相反的符号，指示已经发生凸起凹槽转变。其在图5中示出。

在Land-Groove块中通过监视PP信号的极性来检测两个首标组H12和H34之间的变化。相应的逻辑信号h12和h34，分别与两个首标组H12和H34相关联。其也在图5中更为详细地示出。

在图3的下部信道中，信号A..D被传输到一个求和差分电路+/-，用于处理有关的用于径向跟踪的第一信号A..D，例如推挽信号PP。该PP信号被传输到DSP中，用于在DSP的下部ADC中进行初始模数转换和随后的摆动检测。

如图3所示，通过本发明可获得的首标信息和凸起-凹槽转变信息也可以应用在块RAM encod中的RAM编码处理中。

图4是一个示出了来自由双箭头指示的首标区域的数据信号RF以及逻辑信号h为高的曲线图。该数据信号RF与一个不具有高频分量的低通滤波数据信号LPF_RF一同示出。该例子的低通滤波用LPF_RF的截止频率执行，其是从低盘速的50kHz到高盘速的500kHz。用于设定阈值电平的LPF的截止频率是从50Hz(低盘速)到1000Hz(高盘速)，所以时间帧大约是从1/50Hz(20ms)到1/1000Hz(1ms)。因此，用于设定RF阈值的时间帧与用于行进一个首标区域I，II或III的时间相比大很多。典型的是载体或盘每一次旋转具有30到50个首标区域。用于设定RF阈值的最小时间帧是：在该时间帧中检测到至少两个首标区域。

当记录(或读取)时，由于激光器4的大功率消耗，随着例如温度上升，动态确定的阈值电平RF_th可能变化。该激光器效率随着温度的升高而降低。这意味着RF信号的幅度伴随着温度(时间)的增加而降低。用于设定RF阈值的动态受控的环路能够至少部分地解决这一问题。

该阈值电平RF_th通过较高和较低电平差乘以0.75来确定，因为该过程已示出了是检测首标区域I，II或III的稳定和可靠的方法。因此，该阈值可由以下数学关系式给出

RF_th＝0.75·(Max(RF)-Min(RF))

但是，用于乘以减去的RF值的前置系数优选地可以是在间隔0.5到0.85之内的任何值，例如0.55，0.60，0.65，0.70，0.75或0.80。也可以使用其它用于动态设定数据信号RF的阈值电平以获得一个用于检测首标区域的适当阈值电平的数学模型。该阈值电平是一个在导致错误的正首标检测的过低值和一个给出错误的负首标检测的过高电平之间的折中。

图5分别示意性地示出了来自三个首标区域I，II和III的逻辑信号h，h12，134、推挽信号PP和从其获得的极性信号DPI，DPII，DPIII。在图5的上部的首标格式与图1所示的格式相同。附图4中的虚线、垂线指示当激光束5沿着凹槽31或凸起30行进时基本同时发生的事件。

如上所述，被命名为h，h12和h34的上部三个曲线是首标区域信号和与分别将首标区域I，II或III细分成两个首标区域H12和H34相关联的信号。

还以一个粗尺度示意性地示出了推挽信号PP。在一个较近的尺度上，PP信号具有来自于围绕零径向偏移的摆动和波动的高频率变化。注意径向误差RE和聚焦误差FE控制环路在首标区域I，II和III中无效。如在PP曲线中看到的，首标区域I和II产生了相同种类的PP信号，而首标区域III具有一个相反曲线形状的PP信号。因此，这就会产生两个不同的极性信号DPi i＝{I，II，III}，如图5中的下部曲线DP指出的。在激光束5离开首标区域I，II或III之后，立即计算极性信号DPi以提供用于控制光驱的首标和凸起-凹槽转变信息。

图6是根据本发明的用于检测一个可写入光学载体1的首标区域I，II或III的方法的流程图。该方法包括步骤：

S1从光学载体1中获得一个数据信号RF，

S2以一个预定的时间常量低通滤波该数据信号RF，和

S3将低通滤波的数据信号LPF_RF与动态确定的阈值电平RF_th进行比较，

并且如果低通滤波的数据信号LPF_RF高于动态确定的阈值电平RF_th，就获得一个首标区域I，II或III的正指示，因此，首标逻辑值被设定为正；h＝1。

尽管结合特定实施例已经说明了本发明，但本发明并不旨在限制为在此阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅由附加的权利要求所限定。在权利要求中，术语“包括”不排除其它元件或步骤的出现。此外，尽管各个特征可被包括在不同的权利要求中，但这些特征可能被有利地结合，并且在不同权利要求中包含的特征并不是意味着这些特征的结合不可行和/或不有利。此外，单数引用并不排斥复数。因此，引用“一”、“一个”、“第一”、“第二”等等不排除多个。另外，权利要求中的附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种用于检测可写入光学载体(1)的首标区域(I，II，III)的方法，该方法包括步骤：

-从光学载体中获得一个数据信号(RF)，

-以一个预定的时间常量低通滤波该数据信号(RF)，以便产生低通滤波的数据信号(LPF_RF)，和

-将低通滤波的数据信号(LPF_RF)与一动态确定的阈值电平(RF_th)进行比较，所述动态确定的阈值电平(RF_th)根据预定时间段(T)上数据信号(RF)的较高电平(Max(RF))和较低电平(Min(RF))之差来得到，

其中如果该低通滤波的数据信号(LPF_RF)高于动态确定的阈值电平(RF_th)，就获得一个首标区域(I，II，III)的正指示。

2.根据权利要求1的方法，其中所述方法在一个首标区域(I，II，III)的正指示时进一步包括步骤：

-执行首标区域的第一部分(h12)中的推挽信号(PP)的第一求和，产生第一累积推挽信号(APP1)，

-在推挽信号(PP)的极性变化时，执行首标区域的第二部分(h34)中的推挽信号(PP)的第二求和，产生第二累积推挽信号(APP2)，

-通过比较第一累积推挽信号(PP1)和第二累积推挽信号(PP2)来获得一极性信号(DPII)，和

-将所述极性信号(DPII)与一个先前极性信号(DPI)比较以提供一个凸起-凹槽转变的指示。

3.根据权利要求1或2的方法，其中至少一个所述步骤在数字域中执行。

4.根据权利要求1的方法，进一步包括数据信号(RF)在被低通滤波之前被平均的步骤。

5.根据权利要求2的方法，其中极性信号(DPII)与先前的极性信号(DPI)具有相同的符号，指示尚未发生凸起凹槽转变。

6.根据权利要求2的方法，其中极性信号(DPIII)与先前的极性信号(DPII)具有相反的符号，指示已经发生凸起凹槽转变。

7.一种能够检测关联的可写入光学载体(1)的首标区域(I，II，III)的光驱，该光驱包括：

-光检测装置(10)和分析装置(50)，用于从光学载体(1)获得数据信号(RF)，

-滤波装置(50，LPF)，用于以预定的时间常量低通滤波所述数据信号(RF)，以便产生低通滤波的数据信号(LPF_RF)，和

-分析装置(50，Header)，用于将该低通滤波的数据信号(LPF_RF)与动态确定的阈值电平(RF_th)比较，所述动态确定的阈值电平(RF_th)根据预定时间段(T)上数据信号(RF)的较高电平(Max(RF))和较低电平(Min(RF))之差来得到，

其中，如果该低通滤波的数据信号(LPF_RF)高于动态确定的阈值电平(RF_th)，就获得一个首标区域(I，II，III)的正指示。