CN1287662A - 用于读一种光学数据载体的装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明构成的一种用于读出光学可读数据载体的装置包括用于以光学方式读出记录在数据载体的基本平行数据记录道中的光学可读图案。所说换能器表示所说光学可读图案的一个读信号.该装置还包括用于实现所说换能器与所说数据载体相对移动的单元,和用于减小切向倾斜的校正器和用于产生施加于所说校正器的误差信号的误差信号发生器。该装置的特征在于所说误差信号发生器适于从所说读信号对于所说光学可读图案响应的时间不对称性获得所说误差信号。

Description

用于读一种光学数据载体的装置
本发明涉及如权利要求1起始部分所限定的一种装置。本发明还涉及如权利要求9所限定的一种方法。
在读一个光学数据载体过程中,换能器产生一束辐射,用以扫描该数据载体上的光学可读图案。由于在光学数据载体上记录数据的密度提高,辐射入射角度与垂直角度的偏离(倾斜)的允差变小。这种倾斜可能具有一个径向分量和一个切向分量。所说切向分量(切向倾斜)定义为在平行于所读记录道并且垂直于数据载体的平面中的偏离分量。径向分量(径向倾斜)定义为在垂直于所读记录道并且垂直于数据载体的平面中的偏离分量。
从EP-569597A1中可以获知在篇首段中所述类型的一种装置。在这种已知装置中,所说换能器包括设置在从辐射源至数据载体的光路中的一个透明板。该透明板的方向取决于一个误差信号,该误差信号是所说数据载体的径向和/或切向倾斜的一种量度。为此,在一个第一实施例中,将从数据载体上反射的辐射束分离获得一分束。将该分束通过阻挡所说辐射束中央部分的一个屏面成象在一个四象限检测器上。从借助于所说检测器产生的四个信号之间的差值获得所说误差信号。在另一个实施例中,该装置包括用于确定所说透明板取向的辅助单元和用于确定数据载体取向的辅助单元。两个辅助单元都包括一个独立的辐射源,和用于产生四个信号的一个检测器。在这个实施例中,从这两组四信号获得所说误差信号。
本发明的一个目的是提供一种如篇首部分所述类型的装置,它需要较少的为校正切向倾斜产生误差信号的附加光学单元。
为此,根据本发明,该装置的特征在于如权利要求1所述,该方法的特征在于如权利要求9所述。本发明能够从已经产生用于从数据载体中再现数据的读信号中获得用于校正单元的误差信道号。因此,根据本发明构成的装置不需要任何附加的光学单元。
应当指出,从EP-583818中获知一种用于检测信号畸变和借助于一个可变均衡器校正该畸变的一种装置。但是,该文献没有记载换能器相对于数据载体的倾斜与读信号特性之间的关系。从所说文献也不能清楚地了解如何产生校正单元的误差信号以减小所说切向倾斜。
根据本发明构成的装置基于下述认识。在由换能器产生的辐射束具有垂直入射角度的情况下,所说读信号精确地对应于记录在数据载体上的光学可读图案。当辐射束入射角度从垂直方向偏离到切向时,所说辐射束在数据载体上成象为一个不对称的光点。光点的不对称性在读信号对于光学可读图案的响应中产生时间的不对称性。读信号S0(t)对于光学图案的响应可以定义为: S 0 ( t ) = τ . Σ { j = - M , j = M } β j , x ( t - j ) , 其中x()为记录在所说数据载体上的信号,τ为增益系数,βj为系数,β0=1。应当下列近似: S 0 ( t ) = τ ( β - 1 , x ( t - 1 ) + ( 1 - β - 1 - β 1 ) , x ( t ) + β 1 - x ( t + 1 ) ) , 对于限定范围,例如0至1°量级的倾斜角度,系数β-1与β1之间的差值基本正比于倾角值。由于在根据本发明构成的装置中,切向倾斜幅度减小,所以比特检测单元能够从读信号S0(t)中获得一个信号S2(t),该信号是记录在所说数据载体上的信号x(t)的一个可靠的估算值(用[]表示)。 S 2 ( t ) = [ S 0 ] = x ( t ) . 如果事实上能够以可靠的方式估算出记录在数据载体上的信号,当在记录信号中出现一个阶跃时就有可能从受到切向倾斜干扰的信号中获得指示倾斜方向和幅值的一个误差信号。对于满足
Figure 9980181600054
的那些时刻t来说误差信号SE(t)的计算是最简单的。对于读信号的瞬时值依次满足S0’=τ.β1,和S0”=τ.β-1。的这两种情况,S0’与S0”之间的差值构成切向倾斜校正的一个适合的误差信号。
但是,当所说读信号满足
(S2(t-1),S2(t),S2(t+1))=(0,1,1)或(1,1,0),时,也可以从读信号中获得误差信号的估算值。在这两种情况下,所说读信号的瞬时值依次满足
S0’=τ(1-β-1),和
S0”=τ(1-β1)。S0’与S0”之间的差值也构成一个适合的误差信号。
在本发明装置的另一个实施例中,从一个阶跃附近的一系列读信号值计算出所说误差信号。其优点在于减小了由于阶跃响应波动引起的误差信号的变化。
权利要求2限定了本发明装置的一个实际实施例。
在权利要求3中限定的实施例的优点在于所说误差信号发生器也计算出读信号中每个阶跃的误差信号,从而实现对切向倾斜的迅速校正。
权利要求4中所述的信道解码器是例如RLL码解码器,如EFM。误差检测器可以基于例如一种Reed-Solomon码,如交错Reed-Solomon码。使用误差检测器能够校正记录在数据载体上的信号(x)t的估算值S2(t)中的误差。这样使得能够扩展可以校正的切向倾斜角度范围。
一方面,如果所检测的阶跃构成具有几个周期的规则图案的一部分,则可以达到误差信号的最高精度。但是,这种图案在读信号中出现的频率较低。另一方面,较短的图案出现频率更高。所以,检测这种图案使得能够更多地采用所说误差信号。权利要求5中所限定的实施例提供了RLL码数据的一种有益的折衷方案。在用EFM信道码调制记录在数据载体上的信号的情况下,权利要求6所述的实施例较为可取。
对切向倾斜的校正使得能够增大沿读出记录道方向的数据密度。权利要求7所限定的实施例还可以使沿与之垂直方向的数据密度增大。一个实施例使用了用于产生其它误差信号的装置,该实施例记载在与本申请同时提交的PHN17048号申请。所以所说申请以引用方式结合在本申请中。
本发明还涉及用于从如权利要求8所述可读数据载体上读出和/或在其上写入数据的一种装置。用于读出的换能器和用于写入的换能器可以利用同一单元,例如一个共用的辐射源和/或一个共用的光学器件。
在数据载体预先格式化的情况下,本发明的装置可以利用在该数据载体标题区中规定的信息在光学数据载体上进行写入。本发明的这种装置能够例如交替地在该数据载体上写入信息和从标题区中读出信息,例如地址信息。在读出过程中,该装置可以以与仅仅用于读出数据载体的本发明装置相应的方式产生一个误差信号。
下面参照附图更加详细地介绍本发明的这些和其它方面。在这些附图中:
图1示意性表示本发明的一种装置,
图2示意性表示切向倾斜,
图3更加详细地表示图1中所示的误差信号发生器,
图4表示在图3所示的误差信号发生器中产生的一些信号,
图5表示在本发明装置的第二实施例中的误差信号发生器,
图6表示在图5所示误差信号发生器中产生的一些信号,
图7表示作为切向倾斜角度“τ”函数的误差信号SE(t),
图8表示在本发明装置的第三实施例中用于计算误差信号SE(t)的一个程序,
图9表示本发明装置的第四实施例中的误差信号发生器。
图1表示用于从一个光学数据载体1上读出和/或在其上写入的一种装置的第一实施例。在本例中的数据载体1是一种可(重)写型数据载体。为此,所说数据载体具有沉积在一个透明基片2上的一层辐射敏感层3。在该辐射敏感层中或其上,可以形成例如一层辐射敏感染料层或所谓的相变层,一种光学可读图案。相反,所说数据载体1可以是只读型的,所说光学可读图案可以通过例如模具压印获得。
图1所示的装置包括用于以光学方式读出记录在所说数据载体1的基本平行的数据记录道中的光学可读图案和用于产生表示所说光学可读图案的读信号S0(t)的一个换能器5。所说换能器5包括一个辐射源6,如固态激光器,和光学器件,包括透镜7、分光器9、聚焦元件8和象散元件11。所说光学器件将辐射束从所说辐射源6经由数据载体1引导至检测器10。所说检测器具有四个象限(未示出),每个象限产生一个检测器信号。一个预处理器12根据所说的四个检测器信号产生一个读信号S0(t)。所说读信号S0(t)在本例中为四个检测器信号的平均值。除了所说读信号S0(t)以外,所说预处理器12还从所说的四个检测器信号中获得一个聚焦误差信号FE。所说聚焦误差信号施加到一个控制电路13,该控制电路以常规方式使聚焦误差最小。所说预处理器12还产生一个径向推挽信号ATRP,该信号施加到一个FM解调器14。
该装置还包括用于围绕一个旋转轴4旋转所说数据载体1和用于沿基本垂直于所说旋转轴4的方向移动所说换能器5的单元。所说单元构成用于实现换能器5相对于所说数据载体相对移动的单元。
图2示意性表示切向倾斜Iτ的状态。这里以极为夸张的尺度表示了角度Iτ。实际上,1°量级的倾斜角度就会破坏对于数据载体的读出和/或写入。所说切向分量”τ定义为在平行于所读记录道并且垂直于所说数据载体1的平面V中的偏移分量。
该装置包括用于减少切向倾斜的校正单元16、17、18。在本例中,所说校正单元16包括也构成所说光学器件一部分的一个透明板。所说透明板16的取向可以由致动器17、18控制。所说致动器17、18由一个驱动器19响应一个误差信号SE(t)进行控制。另一个实施例不使用上述的透明板,而使用校正单元,该校正单元包括用于控制整个换能器5取向的致动器。该装置还包括用于产生施加于校正单元16-18的误差信号的误差信号发生器20。本发明的装置特征在于所说误差信号发生器20用于根据所说读信号S0(t)的响应与光学可读图案的时间不对称性获得所说误差信号SE(t)。
图3更加详细地表示所说误差信号发生器20。所说误差信号发生器20包括用于根据所说读信号S0(t)产生一个多值辅助信号SH(t)的辅助信号发生器21、22、23。这里所使用的术语多值应当理解为具有两个以上的值。所说辅助信号发生器包括第一延迟器21。这些单元通过将输入信号S0(t)延迟四个时钟周期而由此获得一个第一附加多值信号z-4S0(t)。第二延迟器22从所说第一附加多值信号z-4S0(t)获得一个第二附加多值信号z-6S0(t),该信号相对于所说输入信号S0(t)延迟6个时钟周期。所说辅助信号发生器还包括信号合成器23,所说合成器从所说第一和第二附加多值信号获得所说多值辅助信号SH(t)。所说误差信号发生器还包括用于采样所说多值辅助信号SH(t)的一个值并存储所说采样值的一个采样和保持器24。
所说误差信号发生器还包括信号器25、26.1-26.10和27。所说信号器具有一个位检测器25。在本例中所说位检测器25是一个电平检测器,所说检测器通过将所说读信号S0(t)与一个基准电平比较而从所说多值读信号S0(t)获得一个二进制信号S2(t)。在另一个实施例中,所说位检测器,例如,是一个PRML(部分响应最大似然性)型检测器,或者是FRML(全响应最大似然性)型检测器。所说基准电平可以通过例如确定所说多值读信号S0(t)的平均值而自适应地设定。所说二进制信号施加到具有10个延迟元件的一条延迟线26.1-26.10,所说延迟元件分别产生一个时钟周期的延迟。施加到所说延迟线的信号S2(t)和由所说延迟元件施加的信号z-1S2(t)-z-10S2(t)共同构成一个11折信号S3(t)。一个比较器27将这个11折信号S3(t)与所说二进制模式01110001110进行比较。如果在所说11折信号S3(t)中检测到这个二进制模式,则所说比较器27产生用于所说采样和保持器24的一个控制信号S4(t)。所说信号S2使得所说采样和保持器采样并保持所说辅助信号SH(t)的值。低通滤波器28响应由采样和保持器24施加的信号SE’(t)向所说校正器16-18的驱动器19施加一个误差信号SE(t)。在所有情况下低通滤波器都不是必需的。所说误差信号还可以直接由所说采样和保持器24产生。所说校正器16-18的响应速度很低,例如慢到只能响应所说误差信号中的低频分量。
下面参照图4解释图1和图3中所示实施例的操作。图4A示意性表示记录在一个数据载体上的信号x(t)。图4B表示在入射角度向与读出数据载体上相关记录道的方向相反的方向偏移情况下由所说换能器产生的读信号S0(t)。所以,读信号 S 0 ( t ) = τ ( β - 1 , x ( t - 1 ) + ( 1 - β - 1 ) , x ( t ) ) . 举例来说,在本例中假定增益τ为1。在本例中β-1的值为0.25。图4C表示通过电平检测由信号S0(t)获得的信号S2(t)。这个信号是x(t)的一个估计值。在t=0时刻,信号值序列S2(-10)、…S2(0)对应于所说二进制模式01110001110,所说信号器产生如图4G所示的控制信号S4(t)。在该示例中,由于在t=-6和t=-12时刻也产生控制信号S4(t),信号值序列S2(-16)、…、S2(-6)和S2(-22)、…、S2(-12)也对应于所说二进制模式。图4D和4E依次表示延迟4和6个时钟周期的读信号S0(t)。图4F表示信号SH(t),该信号表示图4D和4E中所示信号之间的差值。所说采样和保持器24从这个差值信号获得图4H中所示的信号。这个信号是切向倾斜的一个量度。
图5表示本发明装置的第二实施例中的误差信号发生器。图中与图3中相对应的部分采用相同的标号加100。在这个实施例中,所说信号器包括用于产生所说读信号S0(t)中一个负阶跃的信号器127.1和用于产生所说读信号S0(t)中一个正阶跃的信号器127.2。所说第一信号器127.1产生一个第一控制信号S41(t)。对于读信号S0(t)中的负阶跃,即当在所检测的信号S2(t)中存在具有二进制模式01110001l的位序列时,所说第一控制信号的值为1。在其它情况下,所说控制信号S41(t)的值为零。所说第二信号器127.2产生一个第二控制信号S42(t)。当检测到在所说读信号S0(t)中存在一个正阶跃时,即当在所检测信号S2(t)中出现具有二进制模式的位序列110001110时,这个控制信号的值为1。在其它情形下,第二控制信号S42(t)的值为“0”。
在本例中所说辅助信号发生器包括一个延迟器121,该延迟器将所说多值输入信号S0(t)延迟四个时钟周期。所说辅助信号发生器还包括用于将经过延迟的多值信号乘以系数c1的一个第一乘法器130.1、用于将一个第一附加信号S51(t)乘以一个系数c2的一个第二乘法器131.1和用于从两个乘以系数的信号计算出所说辅助信号SH1(t)的一个第一加法器132.1。
所说辅助信号发生器还包括用于将经过延迟的读信号乘以一个系数c1的一个第三乘法器130.2,和用于将一个第二附加信号S52(t)乘以一个系数c2的一个第四乘法器131.2。一个第二加法器132.2从由所说第三和第四乘法器130.2和131.2获得的信号中计算出另一个辅助信号SH2(t)。
所说误差信号发生器包括第一采样和保持器122.1。当所说第一信号器127.1检测到一个负阶跃时,所说第一采样和保持器122.1采样所说多值辅助信号SH1(t)的值,并存储采样值。所说采样和保持器122.1产生所说第一附加信号S51(t)。
所说误差信号发生器还包括第二采样和保持器122.2。当所说第二信号器127.2检测到一个正阶跃时,这些采样和保持器采样另一个辅助信号SH2(t)的值,并存储采样值。所说第二采样和保持器122.2产生所说第二附加信号S52(t)。信号合成器124从第一和第二附加信号S51(t)、S52(t)计算出所说误差信号。在本例中,所说信号合成器用于计算第一附加信号S51(t)与第二附加信号S52(t)之间的差值。
下面参照图6解释图5所示的实施例。图6A表示记录在数据载体中的信号x(t)。图6B表示受到切向倾斜影响的读信号S0(t)。利用检测电平T进行电平检测获得图6C所示的二进制信号S2(t)。延迟器121从所说读信号S0(t)产生如图6D所示的延迟读信号z-4S0(t)。图6E和图6F依次表示第一和第二控制信号S41(t)、S42(t)。从图6D和6E可以清楚地看到,当第一控制信号值为“1”时,延迟读信号z-4S0(t)的值相当于系数β1。从图6D和6F也可以清楚地看到,当第二控制信号的值为“1”时,所说延迟读信号z-4S0(t)相对于系数β-1。进而,如此选择的读信号S0(t)的值能够很好地指示切向倾斜角度。
在测试中,所说切向倾斜角度”τ在-1.1与1.0度之间变化。图7表示作为倾斜角度Iτ函数的误差信号SE(t)。从该图可以清楚地看到,在-1.0至0.7度范围内所说误差信号SE(t)是倾斜角度”τ的单调递减函数,因此适合用作校正器的控制信号。应当指出,用于测试的装置的光学系统具有较小的不对称度。所以,在倾斜角度”τ时的误差信号SE(t)不为零。根据本发明这种测量的积极效果是所说校正器使倾斜角度减小到一个值,在这个角度值,读信号中的不对称性消除了。这意味着将切向倾斜角度减小到足以校正所说光学系统不对称性的一个值。
并不必须使用相应的硬件计算所说误差信号。在一个第三实施例中,用一个适当编程的通用微处理器代替这些硬件。下面参照图8解释一个程序的示例。
在第一程序部分P1中,一组变量和矩阵按照如下方式初始化:
二进制模式[9]   ={0,1,1,1,0,0,0,1,1}
二进制模式[9]   ={1,1,0,0,0,1,1,1,0}
二进制S3[9]     ={0,0,0,0,0,0,0,0,0}
整数SODEL[5]    ={0,0,0,0,0}
整数S51         =0
整数S52         =0S3相当于图5中的信号S3(t),其中S3[0]为S2的瞬时值,S3[n](n=1,…,8)为z-nS2(t)的值。模式1和模式2依次相应于信号器127.1和127.2用于与所说信号S3(t)进行比较的位序列。SODEL表示所说读信号S0的最后5个值,其中SODEL[0]相应于所说信号S0(t),SODEL[4]相应于信号z-4S0(t)的瞬时值。S51和S52相应于图5中信号S51(t)和S52(t)的瞬时值。
在第二程序部分P2中,读入S0(t),即S0的瞬时值。
在第三程序部分P3中,再按照如下方式计算矩阵S3[]。For J=7 to 0,step-1    (条件循环语句)
S3[J+1]=S3[J]EndFor    (结束循环语句)S3[]=阈值(S0)结束这里,所说函数阈值()执行电平检测,如果所说值S0低于检测电平,则函数值为0,如果S0值高于所说检测电平,则函数值为1。所说检测电平相应于例如所说信号S0(t)的连续平均值。
在第四程序部分P4中,重新计算矩阵SODEL。计算过程如下:For J=3 to 0,step-1
SODEL[J+1]=SODEL[J]EndFor
SODEL[0]=S0在第五程序部分P5中,如果矩阵S3[]的内容对应于第一二进制模式pattern 1[],则适用第一附加信号S51。If S3[]=pattern 1[],then(条件语句)
S51=C*SODEL[4]+(1-C)*S51EndIf(结束条件语句)
其后,在第六程序部分P6,如果矩阵S3()的内容与第二二进制模式pattern 2[]彼此对应,则适用第二附加信号S52。
变量S51和S52的适应速率依赖于参数C的选择。参数C的适合值为例如0.001至0.02量级。If S3[]=pattern 2[],then
S52=C*SODEL[4]+(1-C)*S52EndIf
在第七程序部分P7中,根据下式计算误差信号SE:
SE=S51-S52
在第八程序部分P8中,将误差信号施加到所说微处理器的一个输出端。
重复系列程序部分P2至P8,直至停止再现数据载体上的数据。
图9表示在本发明装置的第四实施例中的误差信号发生器220。图9中与图3所示对应的部分采用相同的标号加200。图9中与图5所示对应的部分采用相同的标号加100。与在图5所示的实施例中一样,信号器225、226.1-226.5、227.1、227.2包括彼此独立,分别发出读信号中负阶跃和正阶跃信号的第一信号器227.1和227.2。具体地说,当出现位序列111000时,所说第一信号器227.1产生读信号S0(t)中一个负阶跃。当出现位序列000111时,所说第二信号器227.1产生读信号S0(t)中一个正阶跃。一个加法器树240.1-240.5确定与所检测的位序列中位信号对应的读信号S0(t)的值之和。借助于一个可控反相器241根据由所说加法器树计算出的和值产生一个辅助信号SH(t)。如果由信号器227.2产生的信号S42为“0”,则所说辅助信号SH(t)相当于由所说加法器树产生的信号。如果由信号器227.1产生的信号S42为“1”,则所说辅助信号SH(t)为所说加法器树产生的信号的倒数。如果控制信号S41、S42其中之一为1,则所说采样和保持器222采样所说辅助信号SH(t)。
对于本领域技术人员来说,在不脱离权利要求所限定范围的前提下显然还可以作出许多变化。例如,在另一个实施例中,所说装置用于读出和/或写入条带形的光学数据载体。
本发明还涉及任何新的特征以及这些特征的任何新的组合。

Claims (9)

1.用于读出一种光学数据载体(1)的一种装置,该装置包括
一个换能器,其用于以光学方式读出记录在所说数据载体上基本平行的数据记录道中的光学可读图案,和用于产生表示所说光学可读图案的一个读信号(S0(t)),
用于使所说换能器(5)相对于所说数据载体(1)移动的单元,
用于减小切向倾斜(Iτ)的校正器(16、17、18),
误差信号发生器(20),其用于产生施加于所说校正器的误差信号(SE(t)),
其特征在于所说误差信号发生器(20)适于从所说读信号(S0(t))对于所说光学可读图案响应的时间不对称性获得所说误差信号(SE(t))。
2.如权利要求1所述的一种装置,其特征在于所说误差信号发生器(20)包括
辅助信号发生器(21、22、23),其用于从所说读信号(S0(t))产生一个多值辅助信号(SH(t)),其中包含延迟器(21、22),
采样和保持器(24),其用于采样所说辅助信号(SH(t))的值和保存所说采样值,
信号器(25、26.1-26.10),当在所说读信号(S0(t))中产生一个阶跃信号时,其用于产生施加于所说采样和保持器(24)的一个控制信号(S4(t))。
3.如权利要求2所述的一种装置,其特征在于所说信号器(125、126.1-126.8、127.1、127.2)包括第一信号器(127.1)和第二信号器(127.2),它们彼此独立地分别产生读信号中的一个负阶跃和一个正阶跃。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种装置,其特征在于还包括信道解码器和/或误差校正器。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种装置,其特征在于当出现一个位序列时,该位序列依次包含一位0值、n位1值、n位0值和一位1值,所说信号器(125、126.1-126.8、127.1、127.2)产生读信号(S0(t))中的一个负阶跃信号,而当出现一个位序列,该位序列依次包含一位1值、n位0值、n位1值和一位0值,所说信号器产生所说读信号(S0(t))中的一个正阶跃信号。
6.如权利要求5所述的一种装置,其特征在于n等于3。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的一种装置,其特征在于还包括用于产生另一个误差信号的单元,所说另一个误差信号是径向倾斜的量度。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的一种装置,其特征在于为了读出和/或写入一个光学可读数据载体,该装置包括一个换能器,其用于响应一个写入信号以光学方式在所说数据载体上基本平行的数据记录道中记录一种光学可读图案。
9.读出一种光学数据载体(1)的一种方法,在该方法中,一个换能器(5)读出记录在数据载体上基本平行数据记录道中的光学可读图案,产生表示所说光学可读图案的一个读信号(S0(t)),所说换能器(5)相对于所说数据载体移动,校正器(16、17、18)减小切向倾斜(Iτ),误差信号发生器(20)产生施加于所说校正器的一个误差信号,
其特征在于所说误差信号发生器(20)从所说读信号(S0(t))对于所说光学可读图案响应的时间不对称性获得所说误差信号(SE(t))。
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