附图说明
包括于说明书中并构成说明书一部分的附随附图,本发明的说明当前优选实施方案,以及与上面给出的一般描述和下面给出的优选实施方案详细描述一起,用来说明本发明的原理。
图1显示光盘设备的配置的实例;
图2显示图1的光检测器单元的配置;
图3是根据本发明的光盘的平面示意图;
图4A和4B是说明不同记录方法的图3光盘的部分放大透视图;
图5示意地显示图3光盘的摆动凹槽和平台轨道;
图6A和6B分别显示当图5的摆动轨道被扫描时,图1的光检测器的和输出信号和差输出信号;
图7显示基于频率调制的摆动调制信号的实例;
图8显示基于相位调制的摆动调制信号的实例;
图9是在说明设置光盘的段的物理地址的方法中使用的图;
图10显示光盘的物理地址格式的实例;
图11是采用根据本发明的评价方法的解调电路的框图;
图12A~12D是在说明图11的电路的操作中使用的波形图;
图13A~13D是在说明图11的电路的操作中使用的波形图;
图14是采用根据本发明的另一种评价方法的解调电路的框图;
图15是采用根据本发明的再一种评价方法的解调电路的框图;
图16A~16D是在说明图15的电路的操作中使用的波形图;
图17A~17C是在说明图15的电路的操作中使用的波形图;
图18A和18B显示在说明图15的电路的操作中使用的ΔT的分布;
图19是采用根据本发明的又一种评价方法的解调电路的框图;
图20显示当同步信号和地址信息的效应作为抖动分量出现时ΔT的分布;
图21显示当使用图18的电路和本发明的评价方法时测量的抖动与地址检测出错率的关系;
图22是采用根据本发明的另一种评价方法的解调电路的框图;
图23A~23C是在说明图22的电路的操作中使用的波形图;
图24A和24B显示在说明图22的电路的操作中使用的振幅分布;
图25A和25B显示在说明图22的电路的操作中使用的振幅分布;
图26显示地址出错率映射的实例;
图27是采用根据本发明的再一种评价方法的解调电路的框图;
图28A~28C是在说明图27的电路的操作中使用的波形图;以及
图29是采用根据本发明的另一种评价方法的解调电路的框图。
具体实施方式
本发明的优选实施方案将参考附随附图在下文描述。
[光盘设备的基本说明]
本发明的光盘设备通过将从拾取头(PUH)12发出的激光聚焦到光盘11的信息记录层上,来执行信息的记录或再现。在图1中说明光盘设备的配置。从光盘11反射的光穿过PUH 12的光学系统,并且进入光检测器(PD)单元13,在那里它被检测为电信号。
PD 13分成两个或更多部分。通过将从各个部分输出的电压值相加而产生的信号称作和信号。从电压值之间的差而产生的信号称作差信号。特别地,加上射频信号例如用户信息的信号称作RF信号。通过在光学地定位于相对于光盘11的径向上的检测器部分的输出上执行减法处理而产生的信号称作径向推挽信号。
图2显示四象限PD单元的实例,其中PD 13分成四个部分3a~3d。和信号通过将所有部分3a~3d的输出信号相加而产生。差信号通过将每对检测器部分(3a和3b;3c和3d)的输出信号相加以产生两个和信号,然后将两个和信号中的一个从另一个中减去而产生。
检测的电信号在前置放大器14中放大,然后输出到伺服电路15,RF信号处理电路16,以及地址信号处理电路17。
地址信号处理电路17在检测信号上执行处理,以读出指示光盘11上的记录位置的物理地址信息,并且然后将读出的地址信息发送到控制器18。基于地址信息,控制器18读取记录在光盘上期望位置中的信息例如用户信息,或者将信息例如用户信息写入到期望位置中。
在记录方式中,待记录的信号在控制器18的控制下,从记录信号处理电路19输出到激光二极管激励器(LDD)20。从而,来自PUH 12的激光被调制,并且信息记录到光盘11的记录轨道上。
[光盘及平台和凹槽记录的说明]
本发明的光盘11具有在形成于透明板上的信息记录层的信息记录区中形成的导向槽。由导向槽的形成而引起的突出和凹进称作轨道。信息的记录或再现沿着这些轨道执行。轨道构造以两种形式存在;螺旋形和同心形。在螺旋形构造中,轨道形成为从光盘内侧向外侧的螺旋形,如图3中所示。在同心形构造中,轨道以同心圆的形式来形成。
在图4A和4B中,轨道被放大地显示。轨道由信息记录层中的突出和凹进形成。突出称作平台,而凹进称作凹槽。在DVD-RAM中,信息以记录标记的形式记录到平台和凹槽两者上,如图4A中所示。在DVD+RW等中,信息仅记录到凹槽上,如图4B中所示。
[摆动信号与推挽关系的说明]
图5显示轨道的顶视图。本发明光盘的轨道被形成,使得在光盘径向上轻微地蜿蜒。这种轨道称作摆动轨道。当聚焦束点沿着摆动轨道扫描时,它实际上在轨道的中间直线移动,因为与跟踪伺服信号相比较,摆动频率较高。此时,和信号变化非常小,而只是径向上的差信号,即径向推挽信号根据摆动而变化。这称作摆动信号。摆动信号用来调节主轴的转动频率,并且作为记录时钟和物理地址信息的基准。图6A和6B分别显示和信号以及差信号(径向推挽信号)的波形。
[摆动信号的说明]
关于应用本发明的光盘,指示光盘信息记录区上的物理位置的物理地址信息通过调制摆动信号来记录。
也就是,物理地址信息通过使待给予轨道的摆动受到如图7中所示的频率调制或者如图8中所示的相位调制来记录。在图7的实例中,第一频率(例如,其设置为“0”)和第二频率(例如,其设置为“1”)被组合,以提供具有意义的信息。在图8的实例中,第一相位(例如,其设置为“0”)和第二相位(例如,其设置为“1”)被组合,以提供有意义的信息。记录物理地址信息可以通过使用如图11中所示的这种解调电路来读出。该解调电路随后将详细描述。
图9显示光盘11的信息记录区的构造。如所示,轨道号和段号用来标识光盘的信息记录区中的物理位置。每个轨道按顺序编号,以标识径向上的位置。此外,每个轨道分成许多段,并且每个段按顺序编号,以标识正切方向上的位置。
在这一点上,作为位置信息的地址信息可以通过调制一个段内的摆动来记录一次或多次。由摆动调制产生的地址信息的构成如图10中所示。在恢复每个地址信息时,需要同步信号来指示地址信号的开始。图10中的同步信号在恢复地址信息时用于时序产生。
[相位恢复方法的说明]
图11显示用于从相位调制的摆动信号中恢复地址信息的解调电路的实例。摆动信号包含每个介质中固有的噪声,由相邻轨道的串音引起的噪声等等。因此之故,来自光检测器单元13的差信号施加到带通滤波器(BPF)31,在那里,摆动信号的频带外的噪声分量被去除。在这一点上,因为相位改变点处波形的频率与摆动信号的频率不同,带通滤波导致相位改变点处幅度的减小。图12A显示从光检测器单元13取得的相位调制的摆动信号,而图12B显示带通滤波之后的摆动信号。如可以从图12B中看到,幅度的减小在第一和第二相位之间的界限附近发生。
已去除噪声的摆动信号施加到相位检测器32,并且同时施加到锁相环(PLL)电路33,以产生载波信号。在锁相环电路33中,锁相函数被执行,以产生锁到摆动信号上的载波信号,其在图12C中显示。在相位检测器32中,相位检测基于摆动信号和锁到其上的载波来执行。典型的相位检测方法是通过将调制信号和载波信号相乘来鉴别相位。
相乘后的波形以第一和第二相位的偏移形式来检测,如图12D中所示。由相位检测产生的高频分量通过使用低通滤波器(LPF)34来去除。低通滤波后的波形由具有两个阈值的限幅器35来二值化。图13A显示相位检测器32的输出波形。图13B显示低通滤波器34的输出波形,其中相位检测器32的输出的高频分量已经去除。图13C显示限幅器35的输出波形,其中低通滤波器34的输出已经二值化。
为了从二值化的波形中获得地址位信息,需要与地址位同步的时钟(在下文称作符号时钟)。符号时钟由符号时钟产生器36使用与摆动周期同步并且从锁相环电路33输出的摆动时钟,和从限幅器35输出的二值化信号来产生。
在符号时钟产生器36中,处理被执行,使得由摆动时钟的N分频而产生的波形与二值化信号同步。N是用来表示一个地址位的摆动波的数目。例如,当一个地址位包括四个摆动波时,二值化信号使其极性每与四的倍数相对应的预先确定数目的摆动波转换一次。这种情况下的最短调制周期是四个摆动。也就是,将N设置为四使得与地址位同步的时钟能够产生。二值化信号的边沿被检测,如图13D中所示。根据每个检测到的边沿计数每四个连续的摆动时钟脉冲导致位同步的脉冲。
与二值化信号同步的N分摆动时钟作为符号时钟供给到地址解码器37。地址解码器37使用来自限幅器35的二值化信号和来自符号时钟产生器36的符号时钟来恢复地址信息。
但是,如图10中所示,摆动通常被调制,以不仅包含物理地址信息而且包含定位地址信息的开始的同步信号。同步信号用与地址位不同的调制周期来调制,以便防止同步信号被错误地识别成地址信息。在这种情况下,需要产生具有包括同步信号的最小调制周期的符号时钟。但是,当同步信号以与地址位不同的方式来检测时(例如,以一个摆动波为单位的检测),符号时钟简单地定制成符合地址位的最短调制周期。
一种方法将在下文描述,其基于摆动调制来评价记录在光盘上的地址信息的可靠性。
[相位调制摆动信号评价方法的说明:(1)地址检测出错率的测量]
在图14中,说明一种在上述相位解调方法中测量地址检测出错率的方法。解调电路保持与图11中所示的不变,因此每个部分由相似的参考数字来表示。由前面的解调电路获得的地址数据供给到随后的地址出错率计算器41,其在来自先前准备的存储器42的地址映射和输入数据上执行同步处理,然后计算地址出错率。
地址信息通常在光盘回放的方向上连续地记录。因此,为了决定某一时间的地址信息,可以利用该时间之前和之后的地址信息。因此之故,地址信息的检测被允许,即使检测出错率变得比以标记和空白形式记录的用户信息稍差。虽然错误校正电路通常在恢复用户信息时使用,它很少在恢复地址信息时使用。原因在于,关于光盘,当前正在从光盘中读出的地址信息需要立刻用于记录或再现,因此不能允许包含在错误校正中的延迟。
考虑到前述的,为了保证可靠性,期望地址出错率小于1E-3(每103个地址一个错误)。也期望减小寻道时间,以便增加记录或再现速度。在这种情况下,将需要检测地址信息而不依赖于地址信息的连续记录,并且需要进一步增加可靠性。在这种情况下,期望地址出错率小于1E-4(每104个地址一个错误)。
[相位调制摆动信号评价方法的说明:(2)抖动的测量]
在图15中,说明一种在上述相位解调方法中在相位检测之后从二值化波形中测量抖动的方法。解调电路保持与图11中所示的不变,因此每个部分由相似的参考数字来表示。相位检测器32的输出具有充分被随后的低通滤波器(LPF)34衰减的其高频分量,然后二值化。二值化信号包含地址位信息。因此,通过使用二值化信号和与地址位同步的符号时钟,可以计算与地址检测出错率相关的抖动。该处理由抖动计算单元51来执行。
图16A和16B分别显示不具有噪声的摆动信号和包含噪声的摆动信号的相位检测之后,低通滤波器(LPF)34的输出波形。当摆动信号包含噪声时,由相位检测产生的包含相位信息的信号也包含噪声。该噪声反向地影响地址解码。图16C和16D分别显示与图16A和16B的信号的二值化形式的上升和下降沿相对应的信号。当LPF输出波形不包含噪声时,上升和下降沿信号与地址位同步地正确地上升。但是,当LPF输出波形包含噪声时,每个上升和下降沿信号的时序从正确的时序移位。随着噪声量级的增加,时序位移增加,引起地址检测的错误。
图17A显示当不包含噪声时的边沿信号,而图17B显示包含噪声时的边沿信号。图17B显示抖动的出现。当不存在噪声时,每个上升和下降沿信号与相应的符号时钟(图17C)之间的时间ΔT是恒定的。但是,当存在噪声时,ΔT受到变化。图18A和18B分别显示不存在和存在噪声时ΔT的分布。当不存在噪声时,ΔT的分布集中在T/2的位置,如图18A中所示。但是,当存在噪声时,ΔT的分布将因ΔT的变化而具有某个均方差σ,如图18B中所示。通过由每个符号的时间T(符号时钟脉冲之间的时间间隔的平均值)来标准化均方差σ而获得的σ/T的值可以用作抖动的指标值。当σ估计为小时,光盘可以被决定为优良。当σ大时,光盘可以被决定为非正常。
抖动测量系统可以被修改,如图19中所示。虽然符号时钟产生器36在图15的构造中使用,简单的分频器52代替地在图19的构造中使用。也就是,分频器52划分摆动时钟的频率,并且将频分的摆动时钟施加到抖动计算器51。假设一个符号由四个摆动波表示,摆动时钟的频率在分频器52中简单地由四划分。为了测量σ/T,分频器的输出在抖动计算器51中简单地延迟,使得抖动变得最好。
如先前所描述的,摆动信号通常包含同步信号,其用与调制地址位使用的周期不同的周期来调制。在这种情况下,ΔT的平均值在地址部分和同步部分之间变化。因此之故,ΔT的分布划分成两个。也就是,地址部分中ΔT的分布和同步部分中ΔT的分布将出现,如图20中所示。在这种情况下,期望仅从地址部分中的分布来计算σ值。这可以在抖动计算器51中容易地实现。
图21显示抖动和地址检测出错率之间的相关。从图中可以看到,抖动和地址检测出错率之间基本上存在一一相关。如先前所描述的,在实践上期望地址检测出错率小于1.0E-03(10-3的比率:每103个地址一个错误)。如从图21中可以看到,期望抖动小于12%。当不利用地址之间的连续性时,期望抖动小于10%,因为地址检测出错率要求小于1.0E-04。而且,如从图21中可以看到,在抖动和地址检测出错率之间的相关中存在一些变化。考虑到该变化,期望在利用地址连续性的检测系统的情况下抖动小于11%,而在不利用地址连续性的检测系统的情况下抖动小于9%。
[相位调制摆动信号评价方法的说明:(3)估计出错率的测量]
在图22中,说明一种在上述相位解调方法中在相位检测之后基于低通滤波器输出的振幅的评价方法。解调电路保持与图11中所示的不变,因此每个部分由相似的参考数字来表示。相位检测器32的输出具有充分被随后的低通滤波器(LPF)34衰减的其高频分量,然后输入到估计出错率计算器61,符号时钟同时输入到其中。符号时钟在低通滤波之后采样波形的振幅值时使用。该操作参考图23来描述。在估计出错率计算器61中,符号时钟上升时低通滤波器输出波形的振幅值被采样。当不存在噪声时(图23A),采样振幅值的绝对值基本上恒定。但是,当噪声存在时(图23B),采样振幅值的绝对值具有某个方差。
图24A显示不存在噪声时理想的振幅分布,而图24B显示存在噪声时的振幅分布。随着噪声量级的增加,振幅分布的方差展开。结果,应当基本上以它们的中心值(在图中0)作为界限彼此隔开的两个分布将变得彼此重叠。这导致地址检测中错误的出现。因此,分布的方差和平均值之间的比率与地址检测出错率彼此相关。
图25A左手边上的分布可以通过用绝对值来表示振幅而叠加在图25B中所示右手边上的分布上。通过利用该分布的均方差σ和平均值μ,可以估计地址检测出错率。振幅绝对值的分布实际上形成高斯分布。因此之故,通过使用由高斯概率密度函数来表示的错误函数,估计出错率可以如下来获得:
EER(估计出错率)和地址检测出错率显示一一相关。因此,期望EER小于1E-3。当不利用地址之间的连续性时,期望EER小于1.0E-04,因为地址检测出错率要求小于1.0E-04。考虑到测量中的变化,期望对于利用地址连续性的检测系统EER小于5.0E-04,而对于不利用地址连续性的检测系统EER小于5.0E-05。
估计出错率的更直接的方法是利用μ/σ。
图26显示μ/σ和检测出错率之间的相关的表格。该表格的使用使得检测出错率能够从μ/σ的值中测量。从该表格中,期望μ/σ的值大于3.0。
[相位调制摆动信号评价方法的说明:(4)积分检测中地址检测出错率的测量]
图27说明使用积分器71的地址检测方法及其相关的出错率测量方法。在图27中,每个与图11中所示的解调电路中相应的部分由类似的参考数字来表示。在经历低通滤波和限幅之后,相位检测器32的输出输入到符号时钟产生器71,以产生符号时钟。相位检测器输出也施加到可以重置的积分器71。符号时钟也施加到积分器71。积分器71以由符号时钟周期隔开的有规律间隔来积分并输出输入的相位检测器输出波形。该操作在图28中说明。在积分器71的输出端放置寄存器,其当每个符号时钟脉冲输入时保存积分值。寄存器中的值随着每个符号时钟脉冲而更新。在积分处理的时候计算的值在符号时钟输入时重置。这样获得的波形与符号时钟一起输入到地址解码器72,借此地址被解码。由地址解码器72获得的地址数据施加到随后的地址出错率计算器73,其在来自预先准备的存储器74的地址映射和输入地址数据上执行同步处理,以计算地址出错率。为了保证当使用该检测系统时的可靠性,期望地址出错率低于1E-3,与前述情况中一样。
[相位调制摆动信号评价方法的说明:(5)积分检测中估计出错率的测量]
图29说明在使用积分器的地址检测中的估计出错率测量方法。积分器71的输出和符号时钟输入到估计出错率计算器81。在计算器中,振幅值使用符号时钟从积分波形中采样。使用振幅值计算估计出错率的方法保持与前述方法不变。为了保证当使用该检测系统时的可靠性,期望估计出错率小于1E-3,与前述情况中一样。另外,期望μ/σ的值大于3.0。
至此所描述的本发明归纳如下:
(1)提供一种方法,其以物理地址信息通过凹槽摆动的相位调制记录于其上的光盘方式使用,并且使用摆动信号的相位检测波形来评价地址信息的可靠性。该方法(1)的优点在于,相位检测波形的使用使得与地址检测出错率相关的评价值能够容易地获得。
(2)提供一种方法,其在(1)的评价方法中使用从相位检测波形的低通滤波器输出而获得的抖动分布的均方差σ和用于调制的符号时钟的周期T来评价可靠性。该方法(2)的优点在于,抖动分布的均方差和符号时钟周期的使用使得与地址检测出错率相关的评价值能够容易地获得。
(3)光盘可以基于与地址检测出错率相关并且在评价方法(2)中容易通过使用抖动分布的均方差和符号时钟周期来测量的评价值来选择或鉴别。
(4)光盘被选择或鉴别,使得在评价方法(2)中从均方差σ和符号时钟周期T计算的σ/T小于12%。优点在于,光盘可以基于与地址检测出错率相关并且容易通过使用σ/T来测量的评价值来选择或鉴别。
(5)提供一种方法,其基于评价方法(1)中从相位检测波形的低通滤波器输出而获得的绝对振幅值的分布的均方差σ和平均值μ来评价地址信息的可靠性。方法(5)的优点在于,绝对振幅值的分布的均方差和平均值的使用使得与地址检测出错率相关的评价值能够容易地获得。
(6)光盘可以基于与地址检测出错率相关并且在评价方法(5)中容易通过使用绝对振幅值的分布的均方差和平均值来测量的评价值来选择或鉴别。
(7)光盘可以被选择或鉴别,使得在评价方法(5)中从均方差σ和平均值μ计算的估计出错率小于1E-3。
另外的优点和修改将容易由本领域技术人员想到。因此,本发明在其更广泛的方面并不局限于这里显示并描述的具体细节和代表实施方案。因此,可以不背离由附加的权利要求及其等价物所定义的一般发明概念的本质或范围而做各种修改。