CN1190777C - 光盘设备和摆动信号的重现方法 - Google Patents

光盘设备和摆动信号的重现方法 Download PDF

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Abstract

光盘设备和摆动信号检测方法，其中，按相应于光盘径向的方向把投射到光盘上和被光盘反射的光束划分成四个光区，以检测该光区，通过对第一和第二差信号执行减法运算，以检测摆动信号，对关于划分的/检测的光束的内侧的光区的检测信号执行减法运算，得到第一差信号，通过对关于划分的/检测的光束的外侧的光区的检测信号执行减法运算，得到第二差信号。而且，当从利用摆动调制方式制成的光盘重现摆动信号时，甚至减小了光盘的轨道节距增大以记录密度的情况下，也能防止相邻轨道摆动产生的干扰(串扰)损害摆动信号。

Description

光盘设备和摆动信号的重现方法
技术领域
本发明涉及光盘设备领域，更具体涉及能从利用摆动(wobble)调制制成的光盘重现摆动信号的光盘设备及摆动信号的重现方法。
背景技术
可记录光盘，如CD-R/RW，DVD-RAM，DVD-R/RW或DVD+RW光盘，均有沿轨道形成的导槽，以便有助于严格地跟随所需的轨道进行光拾取。导槽叫凹槽(groove)，其余部分叫凸部(land)。可记录光盘分成两类，一类是只能在凸部或凹槽中记录用户数据的光盘，如CD-R/RW，DVD-R/RW或DVD+RW光盘，另一类光盘既能在凸部也能在凹槽中记录用户数据，如DVD-RAM光盘。
制造可记录光盘时，通过改变摆动信号的幅度方向，把控制光盘转动速度和获得同步信息的摆动信号记录在可记录光盘的凹槽轨道和/或凸部轨道上。
制造光盘时，光盘上还记录有作为扇区地址信息的物理标识数据(PID)，用于识别光盘上的物理定位。在首标区中形成的不平坦的前凹坑(Pre-Pits)上的记录地址信息减小了光盘的容量。此外，上述的地址信息记录方法在与专用于重现光盘的兼容性方面差。因此，提出了通过调制摆动频率/相位/幅度来记录地址信息的方法，这就是说，通过对单一频率的摆动信号，添加频率，相位或幅度的周期性变化，来记录地址信息。
正如本技术领域所公知的，CD-R/RW光盘是通过其中调制摆动周期的调频，来记录地址信息，而DVD+RW光盘是通过调制摆动的相位来记录地址信息。由于CD-R/RW和DVD+RW光盘只把用户数据记录在凹槽上，它们通常是根据在每条凹槽轨道的两个侧壁上形成的调频的或调相的摆动来记录地址信息。
如上所述，利用从光盘重现的摆动信号来恢复通过向摆动信号添加所记录的地址信息。
图1是部分光盘的顶视图，其中利用用于格式化DVD+RW光盘的地址在前凹槽中(address-in pregroove)(ADIP)方式形成双移相键控(BPSK)摆动，即双调相的摆动。
现有技术中，将光拾取器的光电检测器检测到的径向推挽信号(跟踪误差信号)用作摆动信号，以恢复其上已形成有图1所示摆动的光盘上的地址信息。如果地址信息已通过对摆动的相位的调制记录在光盘上，那么，通过从径向推挽信号提取有规定频率的摆动信号和通过解调摆动信号的相位可以恢复地址信息。而且，准确重现记录在光盘上的摆动信号对正确恢复地址信号非常重要。这里是结从两部分中检测到的电信号上进行减法运算，获得推挽信号，由光盘反射的光束沿相应于光盘的径向的方向被划分进入所述两部分。
但是，在利用径向推挽信号的常规摆动信号重现方式中，如果轨道节距变窄可增大光盘的记录密度，但由于相邻轨道的摆动干扰(串扰)会有损重现的摆动信号的信-噪(S/N)比。这妨碍准确恢复地址信号。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是，提供一种光盘设备和摆动信号重现方法，在从利用摆动调制方式制成的光盘重现摆动信号的过程中，其能防止由于相邻轨道摆动干扰造成的重现摆动信号的损害。
为达到上述目的，提供一种光盘设备，它包括光划分/检测装置和信号处理单元。光划分/检测装置把投射到光盘上并被光盘反射的光束按相应于光盘径向的方向划分成四个光区并检测该光区。信号处理单元通过对关于划分的/检测的光束的内侧的光区的检测信号进行减法运算，来检测第一差信号，对关于划分的/检测的光束的外侧的光区的检测信号进行减法运算，来检测第二差信号，并且在第一和第二差信号上进行减法运算来检测摆动信号。
最好，信号处理单元在向第一和/或第二差信号施加预定增益后，对第一和第二差信号进行减法运算来检测摆动信号。
光划分/检测装置可利用一把入射光束按相应于光盘径向的方向划分成四个光区，并检测光区的光电检测器来实施。
或者，光划分/检测装置可通过包括一衍射元件和一光电检测器来实施，该衍射元件用于按相应于光盘的径向的方向把入射光束划分成四个光区，该光电检测器用于接收其中进入了由衍射元件划分的光束的光区，并在光区进行光电转换。
为达到上述目的，还提供重现摆动信号的方法，按以下方式实施该方法。该方法中，首先，按相应于光盘的径向的方向把投射到光盘上的并由光盘反射的光束划分成四个光区，以检测该光区。之后，通过对划分的/检测的光束的内侧的光区的检测信号进行减法运算，来获得第一差信号，对划分的/检测的光区的较外光区的检测信号进行减法运算，来获得第二差信号，最后，对第一和第二差信号进行减法运算检测出摆动信号。
该方法最好还包括对第一和/或第二差信号施加预定增益的步骤。
所述光盘具有按幅调方式，调频方式，调相方式或锯齿摆动方式形成的摆动。
附图说明
通过以下结合附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述目的和优点会更清楚。
图1是部分光盘的顶视图，其中利用用于格式化DVD+RW光盘的地址在前凹槽中(address-in pregroove)(ADIP)方式形成双相移键控(BPSK)摆动，即双调相的摆动。
图2是按本发明优选实施例的光盘设备示意图；
图3和4是能用于按本发明的光盘设备的光拾取器的一个实例的示意图；
图5A是光盘上形成的双相移键控(BPSK)调制的摆动部分的顶视图，其中，对DVD+RW光盘进行BPSK调制；
图5B是图5A是表示重现光盘的无摆动凹槽时重现的常规摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图；
图6A光盘上形成的BPSK调制的摆动部分的顶视图，其中，对DVD+RW光盘进行BPSK调制；
图6B是图6A所示重现光盘的摆动凹槽时获得的常规摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图；
图7是表示重现图5A所示光盘的无摆动的凹槽时的第一差信号(S1-S2)的曲线图，和第二差信号(S3-S4)的曲线图，第一差信号(S1-S2)是关于图5A所示光盘反射的光束的内侧光区的推挽信号，第二差信号(S3-S4)是关于图5A所示光盘反射的光束的外侧光区的推挽信号；
图8A是用调幅方式在光盘上形成的摆动的顶视图；
图8B是表示重现图8A所示光盘的无摆动凹槽时获得的常规的摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图；
图9A是用调幅方式在光盘上形成的摆动的顶视图；
图9B是是表示重现图9A所示光盘的摆动的凹槽时获得的常规的摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图；
图10A是按调频方式在光盘上形成的摆动的顶视图；
图10B是表示重现图10A所示光盘的无摆动的凹槽时获得的常规的摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图；
图11A是按调频方式在光盘上形成的摆动的顶视图；
图11B是表示重现图11A所示光盘的摆动的凹槽时获得的常规的摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图；
图12A是用锯齿摆动(STW)技术在光盘上形成的摆动的顶视图；
图12B是表示重现图12A所示的光盘的摆动的凹槽时获得的常规摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图。
具体实施方式
图2是按本发明优选实施例的光盘设备的示意图。图3和图4是能用于本发明的光盘设备的光拾取器的实例示意图。
参见图2，按本发明的光盘设备包括光划分/检测装置10和信号处理单元30。光划分/检测装置10按相应于光盘径向的方向(以下该方向叫做方向R)把投射到光盘上并被光盘反射的光束(LB)划分成至少四个光区，并检测四个光区。信号处理单元30构成能检测摆动信号，根据该摆动信号已几乎消除了相邻轨道的摆动引起的干扰。
光拾取器采用光划分/检测装置10，以检测来自光盘的信息信号和误差信号。如图2所示，光划分/检测装置10最好构成为能把光盘反射的光束LB按方向R划分成一对内侧的光区L1和L2一对外侧的光区L3和L4，检测这些光区，输出从内侧的光区L1和L2检测到的第一和第二信号S1和S2和输出从外侧区光区L3和L4检测到的第三和第四信号S3和S4。
参见图2和3，光划分/检测装置10可用分成至少四部分的光电检测器15来实施。光电检测器15包括一对内侧的光接收区S1和S2，和一对外侧的光接收区S3和S4。内侧的光接收区S1和S2接收按方向R把光盘50的记录表面50a反射的光束LB分成的四个光区中的两个内侧的光区L1和L2，和输出检测到的第一和第二信号S1和S2。外侧的光接收区S3和S4接收剩余的两个外侧的光区L3和L4，和输出检测到的第三和第四信号S3和S4。
参见图4，光划分/检测装置10也能通过包括衍射元件71和光电检测器75来实施。衍射元件71按方向R把光盘50反射的光束LB至少划分成4个光区，即，两个内侧的光区L1和L2和两个外侧的光区L3和L4。光电检测器75接收四个光区L1至L4，并在四个光区上进行光电转换，获得检测到的第一，第二，第三和第四信号S1至S4。可用全息照相元件实施衍射元件71。可用如图4所示的至少四个分开的光电检测器或包括至少四个隔开的光接收区的单个光电检测器实施光电检测器75。
参见图3和4，它们示出能用于按本发明的光盘设备的光拾波器的实例，光源51发射的发散光束用准直透镜53校直成平行光束，已校直的平行光束径光路变动开关55入射到物镜57。物镜57使入射到光盘50的记录表面50a上的光束聚焦。光盘50的记录表面50a反射的光束穿过物镜57并由光路变动开关55反射行进到光划分/检测装置10。如图3所示，如果用光电检测器15实施光划分/检测装置10，被光路变动开关55反射的光束由聚光镜59聚光和在光电检测器15上被划分和接收。如图4所示，用衍射元件71和光电检测器75实施光划分/检测器10时，由光路变动开关55反射的光束用衍射元件71划分成多个光区，用聚光镜59把这些光束区聚光和在光电检测器75上接收。
参见图2，信号处理单元30包括第一，第二，和第三减法运算器31，33和37。第一减法运算器31对在内侧的光区L1和L2检测到的第一和第二信号S1和S2进行减法运算，其中所述的检测到的信号从光划分/检测装置10输出，以获得第一差信号(S1-S2)。第二减法运算器33对从光区L3和L4上检测到的第三和第四信号S3和S4上进行减法运算，其中所述的检测到的信号从光划分/检测器10输出，以获得第二差信号(S1-S4)。第三减法运算器37对第一和第二差信号(S1-S2)和(S3-S4)进行减法运算，以获得摆动信号。
最好在第一减法运算器31的输出端与第三减法运算器37的输出端之间还设有增益调节器35，以对第一差信号(S1-S2)施加预定的增益(ζ)。增益调节器35放大或减小第一差信号(S1-S2)。
信号处理单元30有图2所示结构时，从信号处理单元30输出的摆动信号可用公式(1)表示：
摆动信号＝(S3-S4)-ζ·(S1-S2)…(1)式中ζ是在增益调节器35中施加到第一差信号(S1-S2)上的增益。
现在参见图5A，5B，6A和6B和图8A至12B描述按本发明的上述光盘设备检测已消除了相邻轨道的摆动引起的串扰的摆动信号。
图5A，和6A是部分光盘的顶视图，其上形成对DVD+RW光盘进行双相移键控(BPSK)调制而获得的摆动，即双相调制的摆动。图5B是表示重现图5A所示光盘的摆动信号时，常规径向推挽信号和用按本发明的光盘设备检测到的摆动信号的曲线图。图6B是表示重现图6A所示光盘的摆动信号时的常规径向推挽信号和用按本发明光盘设备检测到的摆动信号的曲线图。常规径向推挽信号，即常规摆动信号，是按方向R把光盘的记录表面反射的光束LB划分成两部分获得的，检测来自两个光束部分的电信号，并对检测到的电信号进行减法运算。常规径向推挽信号相当于将利用信号处理单元30的第一和第二减法运算器31和33分别检测到的第一差信号(S1-S2)和第二差信号(S3-S4)求和得到的信号。这里，假设常规摆动信号的0值是Sin(ωt)，1值是Sin(ωt+180°)。
在图5A所示光盘的情况下，其中要重现的凹槽不摆动，便只有它相邻的轨道摆动。常规径向推挽信号和用按本发明光盘设备检测到的摆动信号示于图5B。参见图5B，即使当光束LB循照无摆动的凹槽时，相邻轨道的摆动对按常规重现方式重现的摆动信号(以下该信号叫做常规摆动信号)有极大影响。另一方面，相邻轨道的摆动很难影响用按本发明的重现方式重现的摆动信号(该信号以下叫做按本发明的摆动信号)。即，本发明能重现的摆动信号中已几乎消除了相邻轨道摆动引起的串扰分量。图5B及其以后的曲线图展示出对第一差信号(S1-S2)施加预定增益(ζ＝1.3)而得到的用本发明光盘设备检测到的摆动信号曲线图。
正如参见图5A和5B所述的，本发明能检测已消除了由于相邻轨道摆动引起的串扰分量的摆动信号。因此，如图6A和6B所示，甚至当重现摆动的凹槽时，相邻轨道的摆动会极大影响常规摆动信号，而本发明检测的摆动信号中已几乎消除了串扰分量。
如图7所示，作为关于从光盘反射的内侧的光区L1和L2的推挽信号的第一差信号(S1-S2)，和作为关于从光盘反射的外侧的光区L3和L4的推挽信号的第二差信号(S3-S4)，它们相位相同，但幅度稍有差别。因此，将相位相同的第一差信号(S1-S2)和第二差信号(S3-S4)的幅度相加，所以相应于通过第一和第二差信号(S1-S2)和(S3-S4)相加得到的信号的常规摆动信号受到相邻轨道摆动造成的串扰分量的极大影响。另一方面，按本发明的摆动信号很难受相邻轨道摆动产生的串扰分量的影响，这是由于通过对第一差信号(S1-S2)和第二差信号(S3-S4)进行算术运算，将第一差信号(S1-S2)和第二差信号(S3-S4)的幅度彼此相减，以满足公式(1)。
按本发明的光盘设备能从光盘检测的摆动信号中已几乎消除了相邻轨道摆动产生的串扰，该光盘上形成的调相摆动如图5A和6A所示，同样，光盘可采用调幅方式，调频方式和锯齿摆动(STW)方式。
图8A和9A均是用调幅方式在光盘上形成的摆动。图8B和9B均示出常规摆动信号和按本发明的摆动信号。两个重现的信号分别是图8A的无摆动凹槽重现时和图9A的有摆动的凹槽重现时重现的信号。
如图8A、8B、9A和9B所示，如果按本发明的光盘设备也用于按调幅方式在其上已形成摆动的光盘，那么它能检测其中已几乎消除了相邻轨道摆动产生的串扰的摆动信号。
图10A和11A均表示出用调频方式在光盘上形成的摆动。图10B和11B表示出常规摆动信号和按本发明的摆动信号的曲线图，这两个重现的信号分别是图10A的无摆动凹槽和图11A的有摆动凹槽重现的信号。
如图10A、10B、11A和11B所示，如果按本发明的光盘设备也用于按调频方式在其上已形成摆动的光盘，它能检测其中已几乎消除了由相邻轨道摆动产生的串扰的摆动信号。
图12A表示出用STW方式在光盘上形成的摆动。图12B是常规摆动信号和按本发明摆动信号的曲线图，两个摆动信号是在图12A所示有摆动的凹槽重现时产生的。
图12A和12B所示，如果按本发明的光盘设备也用于按STW方式在其上已形成摆动的光盘，它能检测其中已几乎消除了相邻轨道摆动所产生的串扰的摆动信号。
图5B、6B、8B、10B、11B和12B所示的常规摆动信号和按本发明的摆动信号是按表1所列条件获得的。
                           表1
  源51的波长(λ)     400nm
物镜的数值孔径(NA)     0.85
      光盘     轨道节距：0.32μm凹槽深度：λ/12凹槽宽度：0.17μm
   信道位长(T)     61.7nm
      摆动     调幅   基本幅度：±10nm调制幅度：0nm
    调频   基本周期：69T调制周期：46T
    调相   基本相位：sin(ωt)调制周期：sin(ωt+180°)
    锯齿调制   基本幅度：±10nm频率：69T相位：cos(ωt)，方
如上所述，按本发明的光盘设备能从其上已形成摆动的光盘检测其中已几乎消除了相邻轨道摆动产生的串扰的摆动信号，而不考虑光盘用何种摆动调制方式。
尽管已参考其中对第一差信号(S1-S2)施加预定增益(ζ)的实施例具体展示和描述了本发明，但本领域的技术人员应了解，在不脱离所附权利要求书界定的发明精神和范围的情况下，也能在形式和细节方面有各种变化。即，按本发明方案，可对第二差信号(S3-S4)或对第一差信号(S1-S2)和第二差信号(S3-S4)中的每一个差信号施加预定增益(ζ)。
按本发明的光盘设备还能包括用于只提取有特定频率的摆动信号的电路，例如，带通滤波器(未示出)，用于只消除利用信号处理单元30检测到的按照一种施加的调制方式的摆动信号中的低频分量或高频分量。该情况下，能从重现摆动信号去除噪声分量，以产生优良的摆动信号。将用于从检测到的摆动信号中滤掉低频分量的带通滤波器，用于其上用调幅、调频和调相中的任何一种调制方式形成有摆动的光盘。将用于从检测到的摆动信号滤掉高频分量的带通滤波器，用于其上用锯齿(STW)调制方式形成有摆动的光盘。带通滤波器的应用方法是本发明领域的公知技术，所以不详述。
按本发明的光盘设备还能包括用于根据摆动信号或根据具有从摆动信号中提取的特定频率的摆动信号恢复地址信息的电路(未示出)。按本发明的光盘设备甚至还包括只根据摆动信号恢复地址信息的电路，而不用用于提取有特定频率的摆动信号的电路。正如参见图5B、6B、8B、9B、10B、11B和12B所述的，信号处理单元30的第三减法运算器37输出优异的摆动信号。而且，根据摆动信号能恢复地址信息，不会有大问题。地址信息恢复电路也是本发明领域的公知技术，不再详述。
按本发明，当从利用摆动调制方式制造的光盘重现摆动信号时，即使光盘的轨道节距减小以记录密度增大时，也能防止由于相邻轨道摆动产生的干扰(串扰)对摆动信号的损害。

Claims (8)

1.光盘设备，包括：
光划分/检测装置，用于把投射到光盘上并被光盘反射的光束按相应于光盘的径向的方向划分成四个光区并检测该光区；和
信号处理单元，用于通过对关于划分的/检测的光束的内侧的光区的检测信号进行减法运算，检测第一差信号；通过对关于划分的/检测的光束的外侧的光区的检测信号进行减法运算，检测第二差信号；并对第一和第二差信号进行减法运算，以检测摆动信号。
2.按权利要求1的光盘设备，其中，对第一和/或第二差信号施加预定增益后，信号处理单元通过对第一和第二差信号进行减法运算，检测摆动信号。
3.按权利要求1的光盘设备，其中，光划分/检测装置是光电检测器，用于按相应于光盘径向的方向把入射光束划分成四个光区并检测该光区。
4.按权利要求1的光盘设备，其中，光划分/检测装置包括：
衍射元件，用于按相应于光盘径向的方向把入射光束分成至少四个光区；和
光电检测器，用于接收进入其中的由衍射元件划分光束形成的光区，和在光区上执行光电转换。
5.按权利要求1至4之一的光盘设备，其中，光盘上有利用调幅方式、调频方式、调相方式或锯齿调制方式形成的摆动信号。
6.摆动信号的重现方法，包括：
按相应于光盘径向的方向把投射到光盘上并被光盘反射的光束划分成四个光区并检测该光区；和
通过对第一和第二差信号执行减法运算，检测摆动信号，通过对划分的/检测的光束的内侧的光区的检测信号执行减法运算，获得第一差信号；通过对划分的/检测的光束的外侧的光区的检测信号执行减法运算，获得第二差信号。
7.按权利要求6的方法，还包括对第一和第二差信号施加预定增益。
8.按权利要求6或7的方法，其中，光盘上有利用调幅方式、调频方式、调相方式或锯齿调制方式形成的摆动信号。
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