CN1067169C - 重放记录在盘形记录介质上的信息信号的盘装置及重放的方法 - Google Patents

Abstract

一种重放光盘装置，光拾取器中，光源光辐射到光盘上，光检测器检测光盘返回的光，重放光盘信息信号。检测时返回光的检测输出提供给波形均衡器和扭曲量计算电路来检测光盘的扭曲的量。波形均衡器的输出还送给解调电路。极性转换电路对扭曲量计算电路的输出转换极性后，经积分电路提供给校正盘扭曲的控制电路控制校正装置。控制电路在校正光盘轨迹的正切扭曲的方向上驱动光拾取器中的盘扭曲校正电路。

Description

重放记录在盘形记录介质上的信息信号的盘装置及重放的方法

本发明涉及通过向光盘发射光束从光盘重放信息信号的方法和装置。更具体地说，涉及的方法和装置对由于光盘的倾斜而使重放的信号的质量下降采取了补偿。

光盘是具有极为广泛应用领域的记录介质，例如用作信息信号的装载媒体。在光盘上记录有用S预置调制系统，例如8-14调制(EFM)调制的数据串。

图1示出了只读光盘61的一部分。

在只读光盘61上，记录的数据串以凹痕64的形式沿着螺旋的信息轨迹62延伸。为了重放作为信息信号记录在光盘61上的数据串，从光源，最好是激光二极管(半导体激光器)，发射光束，检测从光盘反射光的强度变化。具体地说，当光束射在信息轨迹62上，大量的光由没有凹痕的镜面部分63所反射。而凹痕部分64所反射的光仅是很小的一部分。在光盘重放装置中，诸如小型光盘重放机或视盘重放机，采用光量度上的变化的优点来重放信息信号。

光盘重放装置包括由激光二极管作为光源的光拾取器，用于检测反射光的数量的光测器，和由准直透镜、物镜和分束器所构成的光学系统。该系统用以收集在光盘61上的信息轨迹62上的发自激光二极管的光束，并且确是从光盘61到光测器的反射光。可以用空间频率的术语定义光拾取器的频率特性。一般用公知的调制变换函数(MTF)表示频率特性。MTF的光的截止频率fc首先由下面的方程表示

         fc=2NA/λ         (1)

这里的λ表示光源的光的波长，NA表示用于光拾取器中的物镜的数字光圈。

如果凹痕64和镜面63以不少于方程1所示的截止频率fc频率交替地记录，就完全不可能读出这些信息信号。

另外，MTF增益特性直到截止频率fc都不是平坦的，而是单调地下降。这就导致了有限带宽重放波形。

由于光盘是记录介质，如果更多的信息信号能记录在相同尺寸的盘上，这将是很方便的。然而，由于MTF在空间频率上产生的限制能够光学地读出，于是在相同系统中增加记录密度是不易的。

为了实现更高的记录密度，要么增加光拾取器的光学透镜的数字光圈NA，要么减小光源的光的波长λ。鉴于必须使激光器单元保持较小的尺寸，所以减小光源的光的波长在技术上是极为困难的。因此，为了增加光盘的记录密度而加大物镜的数字光圈的技术正在调研之中。

从MTF的截止特性来判断，可以观察到，物镜的数字光圈NA越大，光束的光束点就变得更小，从而可以导致改进分解度和较高的记录密度。然而，虽然通过增加数字光圈NA可以实现更高的记录密度，但是装置的工作稳定性却恶化了。最不方便的在于因数字光圈NA的增大而使光盘倾斜的容差急剧地下降。当在制造过程中盘可能被扭曲变形，光盘表面不可能加工成为满意的几何的平面。另一方面，光盘当安放在光盘重放装置时，不能置于理想的水平位置。因此，盘的倾斜不可能完全地消除，因此，数字光圈不可能无限制增加。

更具体地说，如果光盘相对物镜的光轴倾斜，产生的彗形象差近似地与数字光圈NA的3次幂成比例，以及与倾斜θ的数量的1次幂成比例。如果用“Seitel”象差系统公式表示，彗形象差近似地为：

         t·(n²-1)/2n³·NA³    (2)

这时倾斜数量θ是足够地小。

在上面公式中，t表示光盘基片的厚度，n表示光盘基片的折射系数。例如在使用该数字光圈为0.6的物镜时，该数字光圈0.6是例如小型光盘播放机的光拾取器的物镜的数字光圈0.45的1.33倍，尽管与小型光盘的倾斜数量处在相同的数量级，彗形象差是小型光盘的2.37倍。由于反射表面的倾斜，这是波前扭曲畸变，在光盘上形成的光点变得不对称，以致提取足够的信号变得很困难。

因此已注意到要检测扭曲并且根据检测到的信号由扭曲校正装置进行扭曲校正。

首先，参照图2解释用于检测倾斜的扭曲传感器。

扭曲传感器是由光发射二极管(LED)71，二分裂块测光器72和透镜73构成。透镜73与LED71和二分裂块测光器72树脂模铸成为一体。从LED71发射的光束在光盘61上反射，因此在二分裂块测光器72上形成光点74。

如果光盘61倾斜，光点74在二分裂块测光器72上移动，这种移动是按图2中箭头LR所表示的分离段方向进行的，由加法结点75输出二分裂块测光器72的差分输出。该差分输出作为扭曲误差信号提供给扭曲校正装置。

在图2中所示的扭曲传感器的输出信号示于图3中。图2中的扭曲传感器利用了图3所示的输出信号波形的线性区域。

扭曲校正装置利用以上倾斜传感器的输出信号适应控制光盘的扭曲，象这样的扭曲校正装置，使用两个校正板的装置是已知的。

为了使光盘重放装置强有力的克服高达一定数值的扭曲，扭曲校正装置使用由扭曲传感器输出的扭曲误差信号驱动两个校正板到一种最佳状态。这就是用光盘重放装置加大物镜的数字光圈NA在一定程度上是可能的。

同时，如前所述，为了使用光盘重放装置重放光盘，扭曲传感器用以产生光盘倾斜程度的信息。然而，扭曲传感器的精度不高，当扭曲传感器偏移可以产生误差以及温度的变化也能产生误差。除非扭曲传感器在安装精度上有显著的改进，由于来自光源光的光轴和扭曲传感器LED的光轴仅在偶然重合，因此就有产生测量误差的趋势。由于这些因素，用该扭曲传感器，很可能获得倾斜的校正程度。

为了得到用光点照射的光盘部分的倾斜，扭曲传感器需要安装在相对光拾取器光盘的对面。然而在这种情况下，与减小装置的尺寸和重量相反，光盘重放装置在大小上增加了。

另外，用光盘重放装置重放信息信号而引入光盘托架，包括在主托架体上装有一个光盘，或者光盘重放装置目的在于减小尺寸，扭曲传感器必须放置在相对光拾取器的光盘的相同的一侧。在这种情况下，获得由光束点照射光盘部分的附近的表面的倾斜是可能的，而不可能获得光盘部分本身的倾斜。因此，在光盘自身表面，有任何变形用光束点照射的光盘部分和由扭曲传感器测量的光盘部分变为不同的倾斜，以致可能发生校正倾斜大小不能被识别。

鉴于前面所述，本发明的目的在于提供重放光盘的方法和装置，由此可以准确地发现光盘的倾斜，并且可以高精确度地光盘的倾斜量给以校正。

本发明的另一个目的是提供一种尺寸和数量减小的光盘重放的装置。

一方面，本发明提供了一种对记录在盘形记录介质上的信息信号进行重放的盘装置，该盘装置包括：从盘形记录介质上读出信息信号的信息读出装置；通过计算从盘形记录介质读出的信息信号和偏移信息信号以一个预定时间而得到的信号之间的相关性来计算出盘形记录介质的扭曲的数量的计算装置；和根据扭曲计算装置获得的扭曲量校正盘形记录介质的扭曲的校正装置。

扭曲计算装置包含：第1延时装置，用于延时信息信号一预定的时间；第2延时装置，进一步延时第1延时装置的输出以一个预定时间；用于转变第1延时装置的输出成为双电平信号和输出该双电平信号的装置；第1相关计算装置，用于计算信息信号和双电平信号间的相关性；第2相关计算装置，用于计算第2延时装置的输出信号和双电平信号间的相关性；和差分装置，用于计算由第1相关装置得到的相关值与由第2相关装置得到的相关值间的差。

另一方面，本发明提供重放记录在盘形记录介质上的信息信号的方法包括：第1步从盘形记录介质上读出信息信号；通过计算从盘形记录介质读出的信息信号与偏移该信息信号预定时间得到的信号之间的相关性来计算盘形记录介质的扭曲量的第2步骤；第3步骤是根据扭曲计算装置得到的扭曲量校正盘形记录介质的扭曲。

前面的第2步骤可以包括：第1延时步骤，用于延时信息信号预定的时间；第2延时步骤，用于进一步延时第1延时装置的输出以预定的时间；双电平步骤，用于转变第1延时装置的输出信号成为双电平信号和输出该双电平信号；第1相关计算步骤，用于计算信息信号和双电平信号间的相关性；第2相关计算步骤，用于计算第2延时装置的输出信号和双电平信号间的相关性；和差分计算步骤，用于计算由第1相关装置得到的相关值与第2相关装置得到的相关值之间的差。

图1示出了光盘的结构。

图2示出了扭曲传感器的布置图。

图3示出了扭曲传感器的输出信号和光盘的倾斜间的关系曲线。

图4是本发明的光盘重放装置的方框图。

图5是图4所示实施例中的光拾取器中的扭曲校正布置示意图。

图6是图4所示实施例中的光拾取器中的扭曲量计算电路的方框图。

图7至图7D是双电平电路的工作过程图。

图8是当光盘扭曲时重放RF信号的波形图。

图9是光盘不扭曲时重放RF信号的波形图。

图10是根据本发明的光盘重放方法和装置的另一实施例的方案的方框图。

图11是图10所示实施例的波形均衡器38的方案的方框图。

图12是根据本发明的光盘重放方法和装置的另一个实施例的方案的方框图。

图13是记录在光盘上的信号的帧结构图。

图14是图13所示的光盘帧结构的参考凹痕图形图。

图15是图13所示光盘帧结构的另一个参考凹痕图形图。

参照附图结合本发明的优选实施例进行详尽的解释。

本发明的实施例涉及重放有记录在光盘上的数据串的光盘的光盘装置，所说的数据串包括用预置的调制系统，如EFM，调制的数字音频信号或数字视频信号。光盘1可以是以凹痕形式记录的数据串的任何一种只重放(replay-only)光盘，在其上有记录以有或没有反射层或以反射率变形或变化的形式记录的数据串的一次写入(write-once)光盘，有通过磁化转换在其上记录数据串的重写光盘，或者相位转变光盘。虽然只重放光盘作为一种光盘来说明，在上面叙述过的其他光盘也可以使用。

通过光拾取器2读出记录在光盘1上的信息。光拾取器工具有诸如半导体激光器作为光源的激光二极管，用于检测反射的激光量的检测器，和用于在光盘1上的信息轨迹上传导来自激光二极管的激光束和传导来自光盘1的反射的激光到光检测器，由准直透镜物镜和分束器构成的光学系统。光拾取器2有用于校正光盘1扭曲的扭曲校正装置。

光拾取器2的输出馈送给波形均衡器3以及扭曲量计算电路4，以便检测光盘1的扭斜量。波形均衡器3的输出馈送给解调电路。通过极性转换电路5将扭曲量计算电路4的输出极性反转，然后由此馈送给积分电路6，电路6的输出馈送给控制电路7，以控制光盘扭曲校正装置。控制光盘扭曲校正装置的电路7驱动在光拾取器2中提供的扭曲校正装置8，这种驱动在光盘1的轨迹的正切方向上在数量上正比于在校正扭曲的方向上的输入信号电平。光盘扭曲校正装置8可以是彗形象差校正旋转板、彗形象差校正操作板或电光装置。参照图5使用了一对校正板的图示的光盘扭曲校正装置8的结构将结合图5予以描述。

扭曲校正装置8的结构包含一对校正板21a,21b，位置传感器(未示出)，它用于位置控制校正板21a和21b，和电光驱动装置22。

用(未示出的)分束器和准直仪透镜24将作为光拾取器的光源从激光二极管23发射的激光束准直，从而通过物镜将其会聚。这样会聚的激光由光盘1反射回来，从而再入射到物镜25上。通过未示出的光检测器得到的重放RF信号被送给波形均衡器3和扭曲量计算电路4。由扭曲量计算电路4得到的扭曲量通过极性转换电路5和积分电路提供给光盘扭曲校正装置的控制电路7。光盘扭曲校正装置的控制电路7控制光盘扭曲校正装置8，以便在正比于输入信号电平总数的光盘上的轨迹的正切方向上校正扭曲，这如前所述。

校正板22a,22b是非球形的，也就是分别地朝上和朝下凸起和凹下。

通过电光驱动装置22在与光轴垂直的平面内的光轴上校正板21a,21b相互对称地被激励。通过校正板21a,21b对称地运动，类似光盘1的盘扭曲产生彗形象差可能在物镜25的光孔面上产生。

可以假定，对于本实施例由正极性信号馈送和激励光盘扭曲校正装置8，正极性信号是从扭曲量计算电路4输出的。

至于校正板21a、21b，保证校正板21b和仅激励校正板21a是可能的，因此校正板21a和21b间的相对位移的距离是一个预定的距离。

该系统包括扭曲量计算电路4、极性反转电路5、积分电路6、光盘扭曲校正装置的控制电路7和构成一阶次负反馈通道积分的光盘扭曲校正装置8，这也就是说由光盘扭曲装置8和扭曲量计算电路4使用来自由光拾取器2用光点重放的信号的计算结果校正光盘1上的光点扭曲之后得到的扭曲是表示由光盘扭曲校正装置8完成的校正的残余。作为残余的反向信号可以在抵消残余的方向上激励光盘扭曲校正装置8。另外，来自极性反向电路5的反向残余信号由积分电路6积分以消除扭曲量计算电路4的输出中的噪声成分或者消除执行稳定扭曲校正中的高频范围内的扭曲波动起伏。这就是由于包含积分电路的一阶次负反馈电路等效于一阶次高通滤波器。由于噪声成分是较高的频率，这些成份可以由高通滤波器除去。

由光拾取器2从光盘1读出的重放RF信息信号提供给极性转换电路11和延时电路12。延时电路延时重放RF信号时间τ，并提供该延时信号给双电平电路15和延时电路13。该延时电路13进一步延时来自延时电路12的RF信号时间τ，并提供该进一步的延时信号给另一个极性转换电路14。该双电平电路15转换来自延时电路12的RF信号成为对应的双电平信号。双电平重放RF信号作为控制信号馈送给极性变换电路11和14作为控制信号。当完成双电平转换，必须设定阈值，以致仅有主光点超过该阈值。

极性转换电路11选择输出的重放RF信号是以非反向方式还是反向方式取决于从双电平电路15接收的控制信号。例如，如果从双电平电路15接收的信号是“1”或“0”，则重放视频(RF)信号分别以非反相或者反相的形式输出。

假定，从延时电路12输出的RF重放信号是x(t)，而且表示双电平转换的函数是f(x)，这里的函数f(x)对于x≥0和x＜0，分别定义为f(x)-1和f(x)=-1极性转换电路11的输出为

        x(t-τ)·f[x(t)]     (3)作为前面处理的结果，极性转换电路11的输出提供给低通滤波器(LPF)16。

LPF16接收极性转换电路11的输出信号，并且仅提取该信号的低频范围的分量，并传输该提取的信号给差分电路18。由于这种处理，极性转换电路11的输出信号变成经过一段时间间隔的平均值。因此，计算出方程(3)的x(t-τ)信号和信号f[x(t)]间的相关性。因此，极性转换电路11和LPF16表示了用于计算由光拾取器2读出的重放RF信号和由延时电路12延时了时间τ的重放RF信号转换的双电平信号间的相关的装置。这时，可以通过公式找到相关G(τ)的公式： $G\left(\mathrm{\τ}\right)={\∫}_{-\∞}^{\∞}f\left(t\right)\·g(\mathrm{\τ}-t)\mathrm{dt}$

LPF需要用设定的截止频率去设计，以便覆盖相关性存在的这段时间。

极性变换电路14选择由延时电路13接收的重放RF信号是以非反相方式输出的还是以反相方式输出的取决于由双电平电路15接收的控制信号。例如，由双电平电路15接收的信号是“1”或“0”，重放RF信号输出分别是以非反相形式或以反相形式输出。

假定来自延时电路12的输出的重放RF信号是x(t)以及表示双电平转换的函数是f(x)，对于x≥0和x＜0，函数f(x)分别为f(x)-1和f(x)=-1，极性转换电路11的输出变为

        x(t+τ)·f[x(t)]     (4)作为前面处理的结果。极性变换电路14的输出提供给低通滤波器LPF17。

低通滤波器17接收极性转换电路11的输出信号，并仅提取信号的低频分量和传输该提取的信号给差分电路18。这样的处理，极性转换电路11的输出信号是经过一段时间间隔的平均值。因此，计算出信号x(t)与方程(4)的信号x(t+τ)间的相关性。因此，极性变换电路14和LPF17表示为计算由延时电路12延时时间τ的重放信号转换成双电平信号和由延时电路13进一步延时时间τ的重放RF信号间的相关性的装置。

差分电路18接收来自LPF16和LPF17的平均信号，并且计算输出给低通滤波器LPF19的差值。LPF19接收差分电路18的输出信号，并且仅提取该信号的低频分量。该分量提供给图4中的反相电路5。

要求这样双电平的原因现在要仔细研究。

如果双电平转换没有实现，可以出现这种情况的原因首先要考虑。

如果没有完成双电平转换，对应图6的方案的电路的输出变为如下： ${\∫}_{-\∞}^{\∞}f\left(t\right)\·f(\mathrm{\τ}-t)\mathrm{dt}-{\∫}_{-\∞}^{\∞}f\left(t\right)\·f(-\mathrm{\τ}-t)\mathrm{dt}$ 如果设定 ${\∫}_{-\∞}^{\∞}f\left(t\right)\·f(\mathrm{\τ}-t)=F\left(\mathrm{\τ}\right)$ 上述公式变为F(τ)-F(-τ)。这是一种判定，在这里自相关函数是偶函数。因此，F(τ)=F(-τ)，以致该电路输出总是为零。

现在解释F(τ)变为偶函数的原因。自相关函数表示在图7A中延迟时间τ的峰b受到另一个峰a影响的程度。

另一方面，假定经过了时间τ，如图7B所示，自相关表示超前时间τ的峰a′受到峰b′影响的程度。由于计算公式由两个峰的积表示，这种“影响程度”是相等的值，以致函数变为偶函数。

如果完成双电平转换，相关函数表示在图7c中峰d滞后时间τ受到峰c的影响程度。还表示峰c′超前时间τ受到峰d′的影响程度。由于由双电平转换峰d′是“0”，图7D的相关值是“0”。

这就是通过双电平转换可以看到目标峰(旁瓣)d受峰(主光点)c影响的程度。这以上表明了双电平转换的完成。乘法电路变为多余的了，而且硬件在结构上变得更简单了。

结合图8解释光盘扭曲的状态。

如果在光盘1存在倾斜或扭曲，在重放波形中，离主光点的中心位置31一个预先固定的距离的位置32上，如图8所示由对应扭曲量的大小的光点的旁瓣产生相应波形。如图8所示的状况，在信息轨迹上先于主光点的位置32上由旁瓣产生响应波形。如果光盘1的倾斜方向与由图8中所示状况反相，在信息轨迹上的主光点向后的位置33上由光点的旁瓣产生响应波形。为了比较的缘故，图9示出光盘不扭曲的状态。

在实际的波形中，输入波形基本上是这些图形的叠加。因此，如果相关性是在重放RF信号从转换成双电平信号的RF信号的波形的移动，在主光点与旁瓣间的距离等于计算的，则该相关值的变化正比于旁瓣的大小。因此，扭曲量计算电路具有由极性转换电路11和LPF16构成的相关检测装置以及由极性转换电路14和LPF17构成的另一个相关检测装置。

从主光点产生旁瓣的位移距离是由光学系统的常数所决定。因此，如果数值τ是由旁瓣产生的位置和主光点间的距离以及光盘旋转的线性速度计算出来，而且延时电路11和12相应地计算，LPF19的输出信号表明旁瓣产生于主光源的LPF19的一侧，旁瓣的大小这也就是光盘的扭曲的量。

同时，下面的方程适于以上的观察：

τ=(旁瓣产生的位置和主光点间的距离)/(光盘旋转的线性速度)

另一方面，由于用上面的方程确定数量τ，而与扭曲的量无关，这也就是光盘的倾斜可以预先设定一个合乎需要的值。

对于使用扭曲量计算电路4的前述光盘重放装置，光盘的倾斜不必使用通常的扭曲传感器就能从重放RF信号精确计算出来。由扭曲量计算电路4所发现的扭曲量表示如前所述的由光盘扭曲校正装置8所执行的校正的残余。残余的反相信号可以用以在消除残余的方向上激励光盘扭曲校正电路装置8。由于扭曲量计算电路4的输出噪声分量和高频范围的扭曲的起伏可以用积分电路6对来自极性反相电路5的反相残余信号积分将其消除。因此，本发明的光学重放装置实现稳定的扭曲校正是可能的。此外，由于先前使用的扭曲传感器可以省去，光盘重放装置可以减小尺寸和重量。

同时，对于本光盘重放装置，用于检测扭曲量的旁瓣大小的绝对值不必需要了。如果在峰的前面和后面出现了非对称性，校正光盘的正切扭曲变为可能了。因此，如果对延时电路12、13引入的延迟时间和光盘旋转的线性速度计算得到的距离小于主光点的峰点与旁瓣峰的宽度间的距离，就不会出现问题。因此就不必总去设定延时电路12、13的延时，以致使其严格地等于前述的τ值。虽然，必须设定由延时电路12引入的延时，以便为了检测该峰点的前后的非对称性使其等于延时电路13引入的延时。甚至延时的绝对值稍微偏离τ值，也可以检测光盘1的正切方向上的扭曲。

图10示出了本发明的重放光盘的方法和装置的改进。

图10中所示的涉及光盘重放装置的改进，在该装置中记录在光盘1上的信息信号在使用在光盘1上的重放信号校正扭曲数量的同时被重放。与本发明不相干的组成元件从附图中略去，而与图4中所示的那些元件相类似的元件标以相同的标识数字，而且相应的描述也由于为了简练而省略了。

由光拾取器2读出记录在光盘1上的信息信号。光拾取器2的输出送到波形均衡器35以及扭曲量计算电路4。虽然扭曲量计算电路4在结构上类似图5所示，计算电路4的输出信号加到波形均衡器35的抽头系数控制电路。均衡器35随后将解释。

波形均衡器35的结构示于图11中。

波形均衡器35是具有N个抽头的有限脉冲响应滤波器(F1R.filter)。来自光盘1的输入RF信号传输通过N级延时元件，这也就是级连的N个延时元件40₁、40₂、40₃……40_N-1,40_N。延时元件40₁、40₂、40₃……40_N-1,40_N的输出加到下一个延时单元，同时加到乘法器41₁,41₂,41₃……41_N-1,41_N。在乘法器41₁,41₂,41₃……41_N-1,41_N中，延时元件40₁,40₂,40₃……40_N-1,40_N的输出与来自抽头系数控制电路42所施加的抽头系K₁,K₂,K₃……K_N-1,K_N相乘。乘法器41₁,41₂,41₃……41_N-1,41_N的输出信号加到加法的节点43。该输出信号的总和表示重放RF信号输出(RF)。

适当地选择它的抽头系数，可以使FlR滤波器实现各种不同的特性。光盘1用以重放事先加入的不同的扭曲数量，而且抽头系数的最佳值是事先知道的，它是用以产生重放信号的。这些已知内容(Learning)可以借助于最小均方(LMS)算法用公知的方法完成。这些系数与由扭曲量计算电路4得到的扭曲量信号相结合存储在抽头系数控制电路42中，而且抽头系K₁,K₂,K₃，……K_N-1,K_N加给乘法器41₁,41₂,41₃……41_N-1,41_N的预先定下的一个之中。因此，在由扭曲产生的重放RF信号中校正波形的失真成为可能。

图12示出了本发明的重放光盘的方法和装置的进一步的改进。

图12中示出的改进直接关于光盘重放装置，在重放装置中记录在光盘1上的信息信号在使用光盘1的重放信号校正扭曲量的同时被重放。在附图中与本发明不相干的组成元件省略了。而类似图4中的元件用相同的标识数字表示，为了简练起见，有关对应的描述就省略了。

用光拾取器2读出记录在光盘1上的信息信号，光拾取器2的输出提供给波形均衡器35。波形均衡器35的输出只加给未示出的解调电路，而且还加给扭曲量计算电路4。扭曲量计算电路4的输出经过积分电路5，加到波形均衡器35的抽头系数控制电路。波形均衡器35可能和示于图10中的实施例中的一样的图11所示的FIR滤波器的结构相同。和图10所示抽头系数控制电路类似，本实施例的抽头系数控制电路把先前已知的抽头系数存储在这里，以便存储在这里的抽头系数提供给相应于输入的扭曲量输入信号的乘法器。

本系统包含波形均衡器35，扭曲量计算电路4和由一级次积分负反馈通道构成的积分电路5。也就是校正由扭曲引起的重放RF信号的波形失真以后获得的扭曲的量表示由扭曲量计算装置8完成校正的残余。表示残余的信号加到抽头系数控制电路以便控制抽头系数，以致波形均衡器35的特性在消除产生的残余的方向上变化。另外，残余信号由积分电路5积分以消除扭曲计算电路4的输出中的噪声分量或者高频范围内的扭曲起伏，以进行稳定的扭曲校正。

根据本发明从光盘重放信息信号的方法和装置可以设计成为象以后解释的重放信息信号的从光盘检测扭曲的量。

在光盘上记录的数据串包括用预定的诸如非归零的反相(NRZI)的调制系统调制的数字音频和数字信号。即8位信息转变成包含边缘位的17位信息，而且“1”和“0”间的过滤出现在调制的位串中的每个时间“1”。由EFM和NRZI得到的数据或数据串在此分别称为通道位或通道位串。

通道位串是沿着图1所示的螺旋方向延伸的信息轨迹62。作为光可读凹痕记录下来的。其中，分别与“1”和“0”相关的，凹痕和镜面通道位即非记录区域。

在光盘上的信息被划分成公知的帧的预定的长度单位。在每帧的前沿段记录有同步图形SP,SP在EFM表中不存在，而且是由较长的凹痕形成的。所以它可以稳定地检测到。因此同步图形SP可用作各种处理操作的定时参考。

邻接同步图形SP其后形成了由预定长度的凹痕区域55以及预一定长度的反射区域或镜面区域构成的参考凹痕图形RP，如图14所示。凹痕区域55衍射照在光盘上的光，而镜面区域直接反射照射的光。参考凹痕图形RP可以设计成为如图14所示的在两个凹痕区域55间形成镜面区域56，或者如图15所示，在两个镜面区域55间形成凹痕区域56。当使用图14所示的参考凹痕图形RP重放光盘时，现在说明扭曲量的检测。

对于图14中示出的参考凹痕图形RP，两个预定了长度的凹痕区域55时，55设定为15T或更长些，而夹在两个凹痕区域55间的镜面区域56时，55设定为3T。在参考凹痕图形RP中，在较长的凹痕区域时间的镜面区域16被认为是一个单独的图形。

参考凹痕图形RP的一个和其它的区域的预定长度的设定为15T更长些和3T的理由如下：

已知的空气环(airy ring)的衍射图象的强度分布等于0次级光束的光点的半径dm可以表示如下：

        dm=1.22·λ/(2·NA)     (5)

如果在重放期间光盘扭斜，表明在光点中产生的一次级衍射的旁瓣产生的位置由如下方程表示：

        dp=1.64·λ/(2·NA)    (6)

其中，dp表示从光点中心的距离。

另一方面，从光点中心的一次级衍射光的外侧的暗点的距离dn由下面的方程表示

        dn=2.23·λ/(1·NA)     (7)

如果当由两个凹痕55,55以及镜面区域56构成的两上参考凹痕图形RP的每个记录在具有预定的间隔距离的光盘上时，在重放期间光盘受到扭曲，在重放RF信号中产生与旁瓣相关的响应波形作为零次衍射光的主光点的响应前的第一次级衍射光。如果用方程(7)dn表示两个图形的距离是2·d或者更大些，这里不存在响应零次级衍射光的主光点以前的第一次级衍射光的响应波形的重叠的可能性。为了在严格意义上实现单独的图形，就是必须由另一个图形形成一个图形的长度。这了就是在图形的前与后之间的距离是4.46·λ/(2·NA)

然而，如果两个图形间的距离大于

        2dp=3.28·λ/(2·NA)     (8)该第一次级衍射光的旁瓣的响应是不重叠的，而且可以在可以与单独的旁瓣相比较的状态中检测到。

虽然，参考凹痕图形RP应用于在其上记录有EFM调制的信息的光盘，记录的通道位串的转移最小距离是3T。为了重放该光盘，一般来说用足够辐度重放，转移的最小距离的重复的信号是需要的。

注意观察调制变换函数(MTF)，该函数是光学变换函数，当等于转移间的最小距离的两倍记录的波长变为等于λ/(2/NA)时，重放RF信号的幅度完全变为零。因此，光学常量与通道位串间的关系一般满足

        2.3T＞λ/(2·NA)          (9)

或

        2.3T=1.5·λ/(2·NA)      (10)这些是从实际的适用性中看到的。

因此，表示信号提取间隔的窗口的宽度是由下列公式给出，

        T=0.25·λ/(2·NA)        (11)

两个凹痕区域55中的每一个的长度如前面所述是15T或者更长些，并且在它们之间安排3T间隙的镜面区域56。如果从方程(11)可以发现15T或更长的长度，我们得到

        15T=3.75·λ(2·NA)       (12)

因此满足方程(8)。

如果重放这样的光盘，因此光盘重放装置正确地检测光盘倾斜的扭曲量成为可能。因此能正确地读出记录在光盘上的信息。

Claims (27)

1．重放记录在盘形记录介质上的信息信号的盘装置包括：

(a)从盘形记录介质上读出信息信号的信息读出装置；

(b)通过计算从盘形记录介质读出的信息信号与偏移所述的信息信号预定的时间所获得的信号之间的相关性来计算盘形记录介质的扭曲量的扭曲量计算装置，包括：

用以对所述信息信号延时预定的时间的第一延时装置；

用以进一步对第一延时装置输出延时预定的时间的第二延时装置；

转换第一延时装置输出信号成为双电平信号并输出该双电平信号的装置；

计算信息信号与双电平信号间的相关性的第一相关计算装置；

计算第二延时装置输出信号和双电平信号间的相关性的第二相关计算装置；和

用于计算由第一相关装置得到的相关值与第二相关装置得到的相关值之间差以求出所述扭曲量的差分装置；

(c)根据由所述的扭曲计算装置得到的扭曲量校正所述的盘形记录介质的扭曲的装置。

2．根据权利要求1的盘装置，其特征是

所述的预定时间是通过重放波形的主光点与扭曲引起的旁瓣间的距离除以盘旋转线速度而得到的量。

3．根据权利要求2的盘装置，其特征是还包括：

用于转换由扭曲计算装置得到的扭曲量的极性的极性转换装置；

所述的盘形记录介质是光盘，和

扭曲校正装置，它在消除光盘倾斜的方向上产生光轴的倾斜。

4．根据权利要求2的盘装置，其特征是还包括：

积分装置，它对由极性转换装置对极性转换的信号进行积分。

5．根据权利要求1的盘装置，其特征是：

扭曲校正装置包含由光盘反射光的光路上的一个光学校正元件，所述的光学校正装置校正光盘倾斜产生的彗形象差产生反相彗形的象差。

6．根据权利要求1的盘装置，其特征是所述的校正装置包括：

用于消除所述信息信号的波形失真的波形均衡装置；和

抽头系数控制装置，用于存储预定的抽头系数和根据所述扭曲量提供抽头系数给波形均衡装置。

7．根据权利要求6的盘装置，其特征是波形均衡装置包括：

用于延迟所述信息信号的N个延时元件，

馈以所述的抽头系数的乘法器，和

一个加法结点用于将N个乘法器的输出信号加在一起。

8．根据权利要求7的盘装置，其特征是所述的抽头系数控制装置寻找最佳抽头系数以便用最小均方算法(LMS)方法预扭曲盘形记录介质，并将该最佳系数存储在其中。

9．根据权利要求8的盘装置，其特征是所述的扭曲计算装置包括对所述信息信号延迟预定时间的第一延时装置；

对所述第一延时装置的输出信号进一步延迟预定时间的第二延时装置；

转换第一延时装置的输出信号成为双电平输出信号的双电平装置；

用于计算所述的信息信号与所述的双电平信号间的相关性的第一相关计算装置；

用于计算第二延时装置的输出信号与所述的双电平信号间的相关性的第二相关计算装置；和

计算由第一相关装置获得的相关性与双电平信号间的差的差分装置。

10．根据权利要求9的盘装置，其特征是：

所述的预定时间是将重放波形中的主光点与扭曲产生的旁瓣间的距离除以盘旋转线速度而得到的量。

11．根据权利要求7的盘装置，其特征是

所述的扭曲量计算装置是从由波形均衡装置波形均衡的信息信号计算扭曲量，和

由积分装置对产生的扭曲量进行积分。

12．根据权利要求11的盘装置，其特征是抽头系数控制装置寻找最佳抽头系数以便用LMS的方法预扭曲盘形记录介质，并将该最佳系数存储在其中。

13．根据权利要求12的盘装置，其特征是所述的扭曲计算装置包括：

对所述的信息信号延时预定时间的第一延时装置；

对所述的第一延时装置的输出进一步延时预定时间的第二延时装置；

转换所述第一延时装置的输出信号成为双电平信号并输出所述的双电平信号的装置；

计算该信息信号与双电平信号间的相关性的第一相关计算装置；

计算第二延时装置的输出信号与双电平信号间的相关性的第二相关计算装置；和

计算由第一相关装置得到的相关值与第二相关装置得到的相关值间的差的差分装置。

14．根据权利要求13的盘装置，其特征是所述的预定时间是将重放波形的主光点与由于扭曲产生的旁瓣间的距离除以盘旋转的线速度而得到的量。

15．重放记录在盘形记录介质上的信息信号的方法包括下列步骤：

从盘形记录介质上读出信息信号的第一步骤；

通过计算从盘形记录介质上读出的信息信号与偏移所述信息信号以预定时间得到的信号之间的相关性计算盘形记录介质的扭曲量的第二步骤；其特征在于，所述第二步骤包括：

对所述的信息信号延时预定的时间的第一延时步骤；

对所述的第一延时装置的输出进一步延时预定的时间的第二延时步骤；

转换第一延时步骤的输出信号成为双电平信号和输出该双电平信号的双电平步骤；

计算信息信号和双电平信号间的相关性的第一相关计算步骤；

计算第二延时步骤的输出信号和双电平信号之间的相关性的第二相关计算步骤；和

计算第一相关步骤得到的相关值与第二相关步骤得到的相关值间的差以求出所述扭曲量的差分计算步骤。

根据在第二步骤中得到的扭曲量校正盘形记录介质的扭曲的第三步骤。

16．根据权利要求15的方法，其特征是所述预定时间是通过将重放波形中的主光点与曲扭曲产生的旁瓣间的距离除以盘旋转的线速度而得到的量。

17．根据权利要求16的方法，其特征是还包括：

转换由第三步骤得到的扭曲量的极性的第四步骤；

所述的盘形记录介质是光盘，和

在第三步骤中在消除扭曲的方向上光轴是倾斜的。

18．根据权利要求17的方法，其特征是还包括：

对第四步骤的极性转换信号积分的步骤。

19．根据权利要求15的方法，其特征是第三步骤包括：

除去所述信息信号中的波形失真的波形均衡步骤；和

根据扭曲的量存储预定的抽头系数和提供该抽头系数给波形均衡装置的抽头系数控制步骤。

20．根据权利要求19的方法，其特征是所述的波形均衡步骤包括：

延时信息信号以N级的N级延时步骤；

用延时的信息信号乘以抽头系数的乘法步骤；和

将乘得的信息信号加在一起的加法步骤；

21．根据权利要求20的方法，其特征是用最小均方算法(LMS)方法寻找抽头系数用于预扭曲盘形记录介质。

22．根据权利要求15的方法，其特征是所述的第二步骤包括：

对所述的信息信号延时所述预定时间的第一延时步骤；

对所述的第一延时装置的输出进一步延时所述预定时间的第二延时步骤；

转换所述第一延时装置的输出信号成为双电平信号，并输出该双电平信号的双电平步骤；

计算信息信号与双电平信号间的相关性的第一相关计算步骤；

计算第二延时装置的输出信号与双电平信号间的相关性的第二相关计算步骤；和

计算第一相关装置得到的相当值与第二相关装置得到的相关值间的差的差分计算步骤。

23．根据权利要求22的方法，其特征是：

所述的预定时间是通过将重放波形中的主光点与由于扭曲产生的旁瓣间的距离除以盘旋转的线速度而得到的量。

24．根据权利要求22的方法，其特征是：

所述的第二步骤是由波形均衡步骤波形均衡的信息信号计算扭曲的量，其中

产生的扭曲的量在所述的第四步骤积分。

25．根据权利要求24的方法，其特征是：

所述的抽头系数由LMS方法事先找寻到以便预先扭曲盘形记录介质。

26．根据权利要求15的方法，其特征是所述的第二步骤包括：

对所述的信息信号延时预定时间的第一延时步骤：

对所述第一延时装置的输出进一步延时所述预定时间的第二延时步骤；

转换所述第一延时装置的输出信号成为双电平信号并输出该双电平信号的双电平步骤；

计算信息信号与双电平信号间的相关性的第一相关计算步骤；

计算第二延时装置的输出信号和双电平信号间的相关性的第二相关计算步骤；和

计算第一相关装置得到的相关值与第二相关装置得到的相关值间的差的差分计算步骤。

27．根据权利要求26的方法，其特征是预定的时间是将重放波形中的主光点与由于扭曲产生的旁瓣间的距离除以盘旋转的线速度而得到。

Images