CN1132159C - 记录设备 - Google Patents

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Abstract

记录设备包括一个主轴电机(12)，一个光头(20)，一个高通滤波器(31)，低通滤波器(32)和(33)，一个加法器(38)和一个锁相环路(39)。主轴电机(12)旋转地驱动光盘(11)。光头把一束激光投射到光盘(11)的目标轨道及其两侧的毗连轨道上，并检测从各个轨道的返回光。高通滤波器(31)滤过一个信号的高频成分，用于在光头(20)中检测目标轨道的返回光。低通滤波器(32)和(33)滤过一个信号的低频成分，用于检测相邻轨道的返回光。加法器(38)对高通滤波器(31)，第一低通滤波器(32)和(33)的输出信号进行操作。根据加法器(38)的信号，锁相环路(39)产生一个基准信号，用作产生记录信号的时间参考。加法器(38)的操作使交叉调制成分无效。

Description

记录设备
技术领域
本发明涉及在一种记录媒体上记录信息信号的记录设备以及记录信息信号的记录媒体。
背景技术
通常，在一张光盘上，其信号记录表面的记录轨道的平面和凹槽之间的边界上存在摆动，相应的，也提供一个与光盘配套的记录设备。
如对于计算机用的音乐MD或CD-R光盘，记录设备用记录光束扫过光盘微摆的凹槽。
另外，记录设备使用频率滤波器电气上把摆动频率成分从跟踪制导信号中分离开来。记录设备逐渐地累积摆动频率成分，并把它作为记录数据的同步时钟。
如有不同摆动频率的两种光盘格式，则对每一种摆动频率都需要提供一张特定的光盘。市场上也已有制造两种类型的空白光盘的需求。但这对用户是很不方便的。一种能兼容各种光盘类型的记录设备也是很有必要的。
发明内容
本发明旨在解决上面提考虑到的问题。本发明的目的是提供了一种记录媒体，适用于可兼容摆动频率不同的两种光盘格式的设备。本发明的另一个目的是提供一种能够在记录媒体上高质量记录数据的设备。
为了解决上述问题，按照本发明，记录设备在圆盘状记录媒体的信号记录表面形成平面和凹槽而构成了记录轨道，数据就记录这平面和凹槽之间存在摆动的圆盘状记录媒体上。其摆动的波形是具有第一个和第二个频率的波形叠加而成的。第二个频率比第一个频率低。
该记录设备包括：驱动装置，用于旋转地驱动该记录媒体；光发射装置，用于聚集一束激光，并把它照射到由驱动装置旋转地驱动的记录媒体的信号记录表面上的目标轨道及其两侧的相邻轨道；光检测装置，用于检测上述各目标轨道及相邻轨道的返回光，并把检测到的返回光转换为电信号；高通滤波器装置，用于过滤从目标轨道返回，并从光检测装置输出的光的对应电信号的高频率成分；低通滤波器装置，用于过滤从各个目标轨道相邻轨道返回，并经光检测装置输出的光的对应电信号的低频率成分；运算装置，用于计算经过高通滤波器的信号和经过低通滤波器的信号；以及用于根据由运算装置所计算的信号的相位而产生一个基准信号的装置。该运算装置对于目标轨道相邻的两边轨道的摆动所产生的非线性的成分是无效的，并只提取第一个频率的波形成分。
按照本发明，在记录媒体的信号记录表面上，形成平面和凹槽而构成了记录轨道，圆盘状记录媒体的平面和凹槽之间有摆动。该摆动的波形是由具有第一个和第二个频率的波形合成的。第二个频率不同于第一个频率。
按照本发明，在记录媒体的记录轨道上存在摆动，以至于具有第一个频率和第二个频率的波形互相重叠。这使发明一个能够兼容第一个频率或第二个频率的记录设备成为可能。
记录设备利用第一个高通频率摆动把摆动频率成分从寻迹误差信号中分离开来。然后通过抑制第二个低通频率的摆动频率成分以产生高质量的记录同步时钟。这样所提供的记录质量等效于单个频率摆动。
如上所述，本发明从记录媒体的记录轨道上形成的摆动中提取高通成分，也包括高通和低通成分的重叠频率。本发明视非线性的成分为无效，特别是来自相邻摆动的交叉调制成分。亦即，本发明不仅除去由于目标轨道摆动混合产生的低通成份，也除去由于相邻轨道摆动产生的没有被滤波器除去的交叉调制。
根据本发明，用作记录数据时间参考的基准信号是纯粹的由目标轨道的摆动产生的高通成分。因此，在时间轴上光盘能以较小的波动记录一系列高质量的数据。
本发明还提供了一种记录设备，在盘状的记录媒体上记录数据信号，其记录表面有平面和凹槽构成的记录轨道，在平面和凹槽之间有摆动，这个摆动的波形是第一个频率波形和第二个频率波形叠加而成的，且第二个波形的频率比第一个低，且将第二个波形识别为高通成分，该记录设备包括：
驱动装置，用于旋转地驱动记录媒体；
光发射装置，用于汇聚并投射激光束到驱动装置旋转地驱动的记录媒体的信号记录表面的目标轨道及与目标轨道两边毗连的轨道；
光检测装置，用于检测上述各目标轨道及相邻轨道的返回光，并把检测到的返回光信号转换为电信号；
高通滤波器装置，用于过滤从目标轨道返回，并从光检测装置输出的光的对应电信号的高频率成分；
低通滤波器装置，用于过滤从各个目标轨道相邻轨道返回，并经光检测装置输出的光的对应电信号的低频率成分；
基准信号生成装置，根据通过高通滤波器装置的信号的相位产生一个基准信号，用于使压控振荡器受目标轨道毗连轨道的摆动的相位信息控制，而且这些摆动是从低通滤波器装置的每个信号中被检测出；
分频器装置用于对基准信号生成装置输出的基准信号进行分频并把得到的信号输入到基准信号生成装置。
附图说明
图1是记录设备的结构示意方框图。
图2图示了在一个光盘上形成的摆动；
图3显示由于摆动产生的波形；
图4显示由于摆动产生的波形；以及
图5是一个改变了的记录设备的结构示意方框图。
具体实施方式
我们将参考附图详细描述本发明的实施例。
首先，参考图1描述一下在光盘上记录数据的记录设备。
该记录设备包括一个光盘驱动单元10，它又包括一个主轴电机12和一个光头20。主轴电机12旋转地驱动光盘11，光头20通过激光器照射光盘来记录信息。
如图2所示，按照本实施例中对应的光盘，在记录信息信号的信号记录表面上有螺旋形的平面和凹槽形成的记录轨道11a。
本实施例假定使用一种相位变化的光盘，是基于相位改变，在信号记录表面上，记录信息信号。
光盘最内部的轨道半径为24.00mm，外部的光盘外围半径为60.00mm。信号记录表面的记录轨道11a的轨道间距为0.74μm。
放大的光盘部分如实施例图2光盘下面所示，按照本实施例，主轴电机12以恒定线速度(CLV)驱动光盘11。记录轨道的凹槽和平面之间形成摆动，基于用于信道时钟的波长，这个摆动是第一个波长和第二个波长的叠加，其中第一个波长对应于高通的第一个频率，第二个波长对应于低通的第二个频率。
用于信道时钟的波长指定如下：
T＝0.133μm
第一个波长指定如下：
T1＝31T＝4.12μm
第二个波长指定如下：
T2＝186T＝24.74μm
摆动具有如下波幅：
a12＝30nm(0-P)
0-P是指波幅从0到峰值。
摆动波形是具有图3A所示的第一个波长T1及其波幅和图3B所示的第二个波长T2及其波幅的波形的重叠。
第一个波幅指定为：
a1＝20nm(0-P)
第二个波幅指定为：
a2＝10nm(0-P)
摆动波幅是第一个波幅a1和第二个波幅a2叠加所得。
a12＝30nm(0-P)
光盘11的凹槽轨道间距为740nm。摆动波幅(60nm峰峰(值))大约是间距的10％。即宽高比在图2和3中不是1∶1。这种情况在稍后描述的图4中是相同的。
光盘11中，摆动波形是第一个频率和第二个频率叠加所得，同时，光盘11对于适用于第一个频率的记录设备和适用于第二个频率的记录设备是兼容的。
在本实施例中，记录设备提取第一个波长T1的信号，它对应于一个高通波形，以产生基准信号(时钟)。这个基准信号作为一个记录数据的时间参考。根据该基准信号，记录数据用于调制从光头20发出的激光束的强度。这样，可以与光盘信号记录表面的目标轨道的摆动同步精确地记录一系列数据。
在一个主轴伺服器(图中未示)的控制下，主轴电机12旋转地驱动光盘11使其保持恒定线速度，这个速度是相对于光头20射向目标轨道激光束的光斑的。
光头20包括一个用于产生激光束的激光发生器21，一个用于制导激光发生器所生成光的光学单元22以及一个用于检测光学单元22光的光学检测器。
例如，半导体激光器可以被用作产生激光束的激光发生器，其强度是受记录数据调制的。
光学单元22包括一台瞄准仪透镜，一个分束器，一个目标透镜，一个衍射光栅等等。当激光发生器21产生一束激光，光学单元22把激光束汇聚成一个斑点投射到光盘11的目标轨道上。精确的说，这个斑点也形成在相邻轨道上。关于这点稍后会详述。
光学单元22把一束返回光从光盘11的目标轨道传输到光学检测器23上。应该说明的是为了简单起见在光学单元22中某些光学组件被省略掉了。
光学检测器23检测从光盘到光学单元22的返回光。在本实施例中光学检测器23使用三波束方法。根据这种方法，光学单元22中的衍射光栅使照射光分散成三束：一个作为主光束的0号光和两束作为副光束的+1、-1号光。
在光学检测器23中，第一个在中心的第一光学检测器24用于检测零号光。在第一个第一光学检测器24的两侧，第二个光学检测器25和第三个第三光学检测器26分别检测如上所述的+1、-1号光。
更具体地，主光束用于检测重放信号和聚焦错误信号，副光束用于检测寻迹误差信号。在本实施例中，副光束用于使由于相邻轨道摆动而产生的干扰无效。比如，主光束对应于凹槽的斑点。二副光束分别对应于目标轨道毗连平面上的斑点。
光学单元22把一束激光投射到光盘11上。根据寻迹误差信号和聚焦错误信号，该激光束是受寻迹伺服单元和聚焦伺服单元(图中未示)控制的。即在跟踪伺服单元和聚焦伺服单元的控制下，激光束斑点才得以投射到光盘11信号记录表面的目标轨道上。
如上所述，光盘11的记录轨道，在其平面和凹槽之间的边界上存在摆动。副光束也用于检测此摆动。
另外，记录设备还包含第一放大器41用于放大第一光学检测器24输出信号的差异，第二放大器42用于放大光学检测器25输出信号的差异，以及第三放大器43用于放大第三光学检测器26输出信号的差异。
第一光学检测器24，第二光学检测器25，第三光学检测器26都包含一个被分成两个部分光电二极管。第一放大器41，第二放大器42，第三放大器43分别从第一光学检测器24、第二光学检测器25、第三光学检测器26接收一个输出差信号(推挽式的信号)。推挽式的信号用于检测传输到各个检测器光束的位移。
第一放大器41输出的推挽式的信号对应于目标轨道的推挽式的信号。对比而言，第二放大器42和第三放大器43输出的推挽式的信号和目标轨道相毗连轨道的推挽式信号是相对应的。
另外，记录设备1还包括一个差动挽式单元44(DPP)，它根据第一放大器41，第二放大器42和第三放大器43的输出信号产生一个跟踪伺服信号。
如美国专利No.4775968(Ohsato)所述，差动挽式单元44(DDP)可以产生寻迹误差信号，这个信号是由光学检测器23中的各个光学检测器所检测到的光斑位移的偏移量得来的。寻迹误差信号用于寻迹伺服单元(没有图示)以控制光头的位置。
记录设备1还包括一个产生基准信号(时钟)的信号处理单元30，以第一放大器41，第二放大器42和第三放大器43输出信号为根据记录信息信号。
信号处理单元30包含高通滤波器(HPF)31，第一低通滤波器(LPF)32和第二低通滤波器(LPF)33。高通滤波器31过滤第一放大器41的输出信号中的高频成分，第一低通滤波器32过滤第二放大器42的输出信号中的低频成分，第二低通滤波器33过滤第三放大器43的输出信号中的低频率成分。
第一放大器41提供给高通滤波器31一个推挽式的信号。如图4A所示，该推挽式的信号的波形是第一个波长T1第二个波长T2叠加所得。高通滤波器31从该推挽式信号中滤出第一个波长T1的高通成份，除去第二个波长T2的低通成份。相应地，如图4B所示，高通滤波器的输出信号主要包括第一波长T1的高通成份。
高通滤波器31输出信号中几乎没有低频成份。然而，该输出信号包括由于相邻轨道摆动干扰所产生的交叉调制造成的非线性成分。特别的，高通滤波器31不能完全除去由于相邻轨道摆动产生的交叉调制成份(AM成份和FM成份)。
第二放大器42也提供给低通滤波器31一个推挽式信号。如图4A所示，该推挽式的信号波形是由波长T1和波长T2叠加而成的，第一低通滤波器32滤过低通波长T2的成分，除去推挽式信号高通波长T1的成分。相应地，如图4C所示，第一低通滤波器32的输出信号主要包括低通波长T2的成分，
第二低通滤波器33的操作类似于第一低通滤波器32。第二低通滤波器33的工作原理这里就不再多讲了。
信号处理单元30还包括第一延时器34，用于延迟第一低通滤波器32的输出信号；第二延时器35，用于延迟第二低通滤波器33的输出信号。比如，第一延时器34和第二延时器35各使用一根延时线用于调整延迟时间。
另外，信号处理单元30还包括第一衰减器36，用于削弱第一延时器34的输出信号；第二衰减器37，用于削弱第二延时器35的输出信号。比如，第一衰减器36和第二衰减器37各使用一个预先设置的电阻器用于减弱信号。
信号处理单元30还包括一个加法器38和一个锁相环路单元(PLL)39。加法器38将高通滤波器31，第一衰减器36及第二衰减器37的输出信号相加。锁相环路单元用来产生一个基准信号，该信号与加法器38输出信号的相位同步。
加法器38对高通滤波器31、第一低通滤波器32及第二低通滤波器33的推挽式信号进行加法或减法。第一延时器34和第一衰减器36用以调整第一低通滤波器32的推挽式信号的相位和波幅。第二延时器35和第二衰减器37用以调整第二低通滤波器33的推挽式信号的相位和波幅。
加法器电路38执行如加法和减法的线性运算，也用于调整第一延时器34，第二延时器35，第一衰减器36及第二衰减器37的相位和波幅。
第一低通滤波器32和第二低通滤波器33产生信号。这些信号的相加或者相减使非线性成分无效，这些非线性成分产生于高通滤波器31滤过几乎全部第一波长T1的高通成分时。特别的，这些运算使由于相邻轨道摆动产生的交叉调制成分无效。
记录设备1也包括一个记录信号发生器45和一个激光驱动单元46。记录信号发生器45根据信号处理单元30输出的基准信号产生一个记录信号。激光器驱动单元46根据记录信号发生器45发出的信号驱动一束激光。
信号处理单元30产生一个基准信号。以这个基准信号作为时间参考，记录信号发生器45根据记录数据(如外部提供的语音数据)产生一个要记录到光盘11上的记录信号。更具体地，记录信号发生器45根据一种特定的调制方法，如8-14调制(EFM)，8-14调制phus等等进行调制并产生一个记录信号。
激光器驱动单元46根据记录信号发生器45中产生的记录信号驱动光头20中的激光器发生器21。在光盘11上记录数据时，激光器驱动单元46控制激光器发生器21产生一个指定功率的激光束。
下面概述一下上述记录设备的调试。该记录设备可以通过调整第一延时器34和第二延时器35的延迟时间及第一衰减器36和第二衰减器37减弱程度，使除去由于相邻轨道摆动而产生的干扰达到最优。
该记录设备使用一个频谱分析器进行调整。记录设备通过调整第一衰减器36和第二衰减器37的输出信号的相位和波幅，使加法器38的输出信号的低通成份达到最小而其时钟成分的分配将是最大值。该调整是通过调整第一延时器34，第二延时器35，第一衰减器36及第二衰减器37而进行的。
这个调整可以使从加法器38出现的由于相邻轨道摆动而产生的干扰最小化。相应地，由于相邻轨道摆动产生的干扰是受从加法器38输入到锁相环路39的信号控制的。因为锁相环路输出的基准信号只与目标轨道的摆动同步，故可以输出非常精确的基准信号。
上述记录设备中，信号处理单元30里的加法器38通过对推挽式信号进行线性操作，排除由于目标轨道毗连轨道的摆动而产生的干扰。然而，当存在的交叉调制成分很大即非线性很大时，仅仅这样的线性操作并不能完全抑制这个干扰。下面描述一个改进的例子，它能够处理大的非线性并充分地抑制干扰。
这个例子对上述的记录设备信号处理单元30的结构作了一下改变。简单地说，这个改进的例子仅局限于信号处理单元30的改进。其余的部分是与图1相同的，这里省略不述。
如图5所示，在该改进的例子中的信号处理单元30包括高通滤波器(HPF)31，第一低通滤波器(LPF)32及第二低通滤波器(LPF)33。高通滤波器31滤过第一放大器41的输出信号中的高频率成分。第一低通滤波器32滤过第二放大器42输出信号中的低频率成分，第二低通滤波器33滤过第三放大器43输出信号中的低频率成分。
另外，信号处理单元30包括一个第一延时器34，用于延迟第一低通滤波器32的输出信号；一个第二延时器35，用于延迟第二低通滤波器33的输出信号。
而且，信号处理单元30包括一个第四放大器51，用于放大第一延时器34的输出信号；一个第五放大器52，用于放大第二延时器35的输出信号。
此外，信号处理单元30还包括一个第一衰减器36，用于削弱第四放大器51的输出信号；一个第二衰减器37，用于削弱第五放大器52输出信号。
信号处理单元30还包括一个锁相环路60和一个分频器53。锁相环路60与高通滤波器31的输出信号同步产生一个基准信号。分频器53对锁相环路60输出的基准信号分频，并把它输入到锁相环路60中。
与上述记录设备结构不同的是，这个改进的例子直接把一个高通滤波器的输出信号输入到锁相环路60。输出信号是通过第一低通滤波器32传输的，并经过第一延时器34，第四放大器51及第一衰减器36。此外，还有一个输出信号是通过第二低通滤波器33传输的，并经过第二延时器35，第五放大器52及第二衰减器37。这些输出信号都输入到锁相环路60。
锁相环路60包括一个相位比较器61和一个第三低通滤波器62。相位比较器61用来比较高通滤波器31和分频器53的输出信号。第三低通滤波器62滤过相位比较器61输出信号中的低频率成分。
另外，锁相环路60包括一个压控振荡器(VCO)63。它将产生一个基准信号，这个基准信号的频率是与第三低通滤波器62，第一低通滤波器32及第二低通滤波器33的输出信号的电压合成相对应的。第一低通滤波器32输出信号是通过第一延时器34，第四放大器51及第一衰减器36传输的。此外，第二低通滤波器33的输出信号是通过第二延时器35，第五放大器52及第二衰减器37传输的。第四放大器51和第五放大器52都有一个可变的放大系数。
第一低通滤波器32滤过与目标轨道毗连的内部轨道摆动信号中的低通成分，第二低通滤波器33滤过与目标轨道毗连的外部的轨道摆动信号中的低通成分，这些追加的信号通过第一延时器34，第四放大器51，第一衰减器36，第二延时器35，第五放大器52及第二衰减器37控制压控振荡器63。
如果压控振荡器63由于相邻轨道干扰成分被加速或减速，它可以被相反地加速或减速。相应地，由于相邻轨道摆动干扰而产生的相位交叉调制成分可以从目标轨道的高频率的摆动成分中删除。
因为压控振荡器63接受第一低通滤波器32和第二低通滤波器33输出信号，使它可以抑制即使是大非线性的干扰。
下面概述一下上述记录设备改进的例子的调试。该记录设备可以通过调整第一延时器34和第二延时器35的延迟时间及第一衰减器36和第二衰减器37减弱程度，使除去由于相邻轨道摆动而产生的干扰达到最优。
更具体地，用一个时间间隔分析器测量信号处理单元30中的锁相环路60输出的基准信号，然后，为了最小化基准信号的不稳定性，要为第一延时器34，第二延时器35，第一衰减器36及第二衰减器37设置常数。
上述实施例中的光盘11的相位是可改变的，本发明并不局限于上述实施例，光盘11也可以是其他类型的光盘。

Claims (8)

1.一种记录设备，用于在盘状的记录媒体上记录数据信号，其记录表面有平面和凹槽构成的记录轨道，在平面和凹槽之间有摆动，这个摆动的波形是第一个频率波形和第二个频率波形叠加而成的，且第二个波形的频率比第一个低，该记录设备包括：
驱动装置，用于旋转地驱动记录媒体；
光发射装置，用于汇聚并投射激光束到驱动装置旋转地驱动的记录媒体的信号记录表面的目标轨道及与目标轨道两边毗连的轨道；
光检测装置，用于检测上述各目标轨道及相邻轨道的返回光，并把检测到的返回光信号转换为电信号；
高通滤波器装置，用于过滤从目标轨道返回，并从光检测装置输出的光的对应电信号的高频成分；
低通滤波器装置，用于过滤从各个目标轨道相邻轨道返回，并经光检测装置输出的光的对应电信号的低频率成分；
运算装置，用于计算经过高通滤波器的信号和经过低通滤波器的信号，该运算装置对于由于目标轨道相邻的两边轨道的摆动所产生的非线性的成分是无效的，并只提取第一个频率的波形成分；以及
用于根据经运算装置所计算的信号的相位而产生一个基准信号的装置。
2.根据权利要求1的记录设备，其中，光检测装置使用一对光检测元件，用于检测目标轨道和与目标轨道毗连的两侧轨道的返回光，并把光检测元件中的差信号输入到高通滤波器装置和低通滤波器装置。
3.根据权利要求1的记录设备，其中，高通滤波器装置滤过包含第一个频率的高通成分，低通滤波器装置滤过包含第二个频率的低通成分。
4.根据权利要求1的记录设备，其中，记录设备还包括：
减弱装置，通过改变减弱因子，削弱高通滤波器装置和低通滤波器装置里的信号；
延迟装置，通过改变延迟时间，延迟高通滤波器装置和低通滤波器装置里的信号；
减弱装置和延迟装置对运算装置起到优化作用。
5.根据权利要求1的记录设备，其中，基准信号生成装置根据目标轨道毗连轨道的摆动的相位信息控制压控振荡器，而且这些摆动是从通过低通滤波器装置的每个信号中被检测出。
6.一种记录设备，在盘状的记录媒体上记录数据信号，其记录表面有平面和凹槽构成的记录轨道，在平面和凹槽之间有摆动，这个摆动的波形是第一个频率波形和第二个频率波形叠加而成的，且第二个波形的频率比第一个低，该记录设备包括：
驱动装置，用于旋转地驱动记录媒体；
光发射装置，用于汇聚并投射激光束到驱动装置旋转地驱动的记录媒体的信号记录表面的目标轨道及与目标轨道两边毗连的轨道；
光检测装置，用于检测上述各目标轨道及相邻轨道的返回光，并把检测到的返回光信号转换为电信号；
高通滤波器装置，用于过滤从目标轨道返回，并从光检测装置输出的光的对应电信号的高频率成分；
低通滤波器装置，用于过滤从各个目标轨道相邻轨道返回，并经光检测装置输出的光的对应电信号的低频率成分；
基准信号生成装置，根据通过高通滤波器装置的信号的相位产生一个基准信号，用于使压控振荡器受目标轨道毗连轨道的摆动的相位信息控制，而且这些摆动是从通过低通滤波器装置的每个信号中被检测出；
分频器装置用于对基准信号生成装置输出的基准信号进行分频并把得到的信号输入到基准信号生成装置。
7.根据权利要求6的记录设备，其中，光检测装置使用一对光检测元件，用于检测目标轨道和与目标轨道毗连的两侧轨道的返回光，并把光检测元件中的差信号输入到高通滤波器装置和低通滤波器装置。
8.根据权利要求6的记录设备，其中，高通滤波器装置滤过包含第一个频率的高通成分，低通滤波器装置滤过包含第二个频率的低通成分。
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