CN1819040A - 光盘读写设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种光盘读写设备及其方法。所述光盘读写设备具有：光学拾取器，通过使用特定波长的激光来在光盘上读写数据；光功率计算部分，计算从所述光学拾取器产生的激光的光功率；和微型计算机，在将数据写到光盘上时按每个特定时间操作所述光功率计算部分以检测激光的光功率并基于预置的最佳光功率调节激光的光功率以最佳化。

Description

光盘读写设备及其方法
                           技术领域
本发明涉及光盘读写设备及其方法。更具体地讲，本发明涉及这样的光盘读写设备，所述光盘读写设备能够在写数据时连续地搜寻光功率并将光功率调节到最佳值以便数据能被精确地写到光盘上。
                           背景技术
比如CD和DVD的光盘被广泛地采用，并且最近，高级类型的光盘——蓝光盘(BD)已被引入。
根据数据的读写及DVD标准，有各种类型的DVD，比如DVD RAM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW和DVD+RW。具有相同厚度的两个盘被结合形成DVD，一个盘称为面，层形成于面上以写数据。每个面上可形成一个或多个层，用于DVD-R、DVD+R、DVD-RW、和DVD+RW的具有多个层的双层DVD被制造。
BD通过使用蓝色激光来读写数据，并且DB包括一个面。BD可像DVD一样形成有多个层，它是高容量光盘，能够在单个层的情况下读写25GB到27GB的数据，而在双层的情况下能够读写50GB的数据。与使用650nm的红色波长的传统盘相比，BD通过使用405nm的蓝色波长读写数据，以形成激光的更小更清晰的聚焦。另外，与相同大小的CD或DVD相比，DB的数值孔径(NA)是0.85，其折射率大，从而能够在较小的区域中写入更多的数据。
用于在光盘上读写数据的光盘读写设备在写数据之前确定最佳激光功率以将数据写到光盘上。为确定最佳的激光功率，光盘读写设备的微型计算机(micom)根据盘码(disk code)提取与写数据时所必需的初始光功率有关的信息，所述盘码被包括在在光盘的导入区中被编码的绝对时间预制沟槽(ATIP)信息中。然后，微型计算机确定从激光二极管发射的激光的光功率是否被包括在通过盘码预先提取的光功率的特定允许的范围内，如果是，则微型计算机保持该光功率以将数据写到光盘上。然而，如果光功率没有包括在特定允许的范围内，则微型计算机执行最佳功率校正(optimal power calibration，OPC)操作，所述最佳功率校正操作在光盘的测试区域中检测最佳写光功率。
在OPC操作的处理中，通过使用β值和γ值来确定最佳光功率，其中β值通过下面的等式1来计算：
[等式1]
β = A 1 + A 2 A 1 - A 2
其中，A1和A2分别是图1的(a)到(c)中所示的低频RF信号的最大值和最小值。所述RF信号在图1的(a)中被下移，根据等式1，β值是负值，从而从激光二极管发射的激光的光功率小于最佳光功率。在图1的(b)中显示的RF信号基于零点对称地排列，根据等式1，β值最大化，从而光功率可为最佳光功率。在图1的(c)中显示的RF信号被上移，根据等式1，β值小于图1的(b)的β值，从而光功率大于最佳光功率。换句话说，基于β值来检测信号的对称性，随着β值变大光功率变佳，从而调节光功率，并且具有最大β值的光功率被设置为最佳光功率。
一旦根据传统的处理设置了光功率，直到对光盘的写操作完成为止写数据一直使用相同的光功率。然而，如果光盘在内圆周和外圆周之间材料上有不同，比如：光盘的厚度、折射率、和偏振光的双折射，则随着高速写数据，光功率可超过预置的特定允许的范围。特别是，在比如具有高数值孔径(NA＝0.85)并使用400nm的短波长的激光的BD的高密度光盘中，在不同的厂商之间双层光盘或多层光盘在层的厚度上有误差。因此，光功率可能更频繁地超过预置的允许范围。
如果光盘的写时间较长，光学拾取器的每个部件的温度因激光而增加，相应地，光功率改变。随着温度的增加，激光二极管的扩散角(divergent angle)和偏振方向也改变，光功率也随着这些改变而改变。随着很多比如灰尘的污染物、擦伤及指纹存在于光盘上，光功率改变。通常，随着温度的增加，光功率下降。随着光学拾取器的准直透镜的位置通过在写数据时执行的像差(aberration)补偿改变，激光的折射率被改变，另外光功率也被改变。因此，数据不能通过预置的光功率的激光写到光盘上，或者在写后不能被读出。
传统地，仅在将数据写到光盘上之前来确定光功率并且执行OPC处理。然而，为在数据被写到光盘上时有效地处理根据光盘的温度和状态以及准直透镜(CL)的位置的光功率的改变，有必要在数据被写到光盘上时周期性地确定光功率，如果测量的光功率不是最佳光功率，则光功率被改变为最佳光功率。
                           发明内容
本发明的各方面至少用于解决上述问题和/或优点，并至少提供如下所述的优点。因此，本发明示例性实施例的目的是提供一种光盘读写设备及其方法，所述光盘读写设备能够在写数据期间不断测量光功率以适当地调节光功率为最佳值从而数据可被精确地写到光盘上。
根据本发明的一方面，提供了一种光盘读写设备，包括：光学拾取器，通过使用特定波长的激光来在光盘上读写数据；光功率计算部分，计算从所述光学拾取器产生的激光的光功率；和微型计算机，在将数据写到光盘上时周期性地操作所述光功率计算部分以检测激光的光功率并基于预置的最佳光功率调节激光的光功率以最佳化。
所述微型计算机可读在光盘上被编码的盘码以检测用于写数据的最佳光功率，并且基于所述最佳光功率来调节激光的光功率。
所述设备可还包括：RF部分，将电信号转换为二进制信号以输出RF信号，所述电信号在光学拾取器处从已被光盘反射的激光转换。所述光功率计算部分最好检测读取的信号的改变，比如β值和γ值的改变，所述β值指示基于0点的RF信号的波形的对称性，所述γ值指示根据光功率的改变的调制度的数值。
所述微型计算机可调节激光的光功率以搜寻β值和γ值变为最大时的最佳光功率，并设置激光为最佳光功率。
所述设备可还包括下述的至少一个：抖动计算部分，通过使用电信号来计算抖动，所述电信号从已被光盘反射的激光转换；PRML处理部分，对RF信号执行PR(部分响应)处理和最大相似性(ML)处理以输出SBER。在光盘上写数据时，微型计算机可通过使用抖动、SBER、通过沿轨道的半径方向移动光学拾取器而获得的轨道信号、由R/F部分获得的跟踪信号和聚焦信号的至少一个来周期性地补偿像差。
如果存在在光盘上写数据的请求和在光盘上读数据的请求之一，则所述微型计算机可在使光功率最佳化之前补偿像差。
所述微型计算机可在光盘上读写数据时补偿像差。
所述微型计算机可通过使CL靠近OL或使CL远离OL来补偿像差。
被供给功率的液晶部件最好安排在CL前面，所述微型计算机可通过改变供给到液晶部件的功率来补偿像差。
根据本发明的一方面，提供了一种在光盘上读写数据的方法，所述方法包括：将光盘安装到光学拾取器上，用户选择数据写处理；计算从所述光学拾取器产生的激光的光功率；如果计算的光功率没有被包括在预置的最佳光功率的特定允许的范围内，则调节光功率以确定最佳光功率；和设置激光的输出为确定的最佳光功率。
所述方法可还包括：从光盘的导入区中读盘码以检测用于写数据的最佳光功率。
                        附图说明
通过参照附图对本发明特定示例性实施例的描述，本发明的上述方面和特点将会更清楚，其中：
图1的(a)到图1的(c)是由光盘读写设备的RF部分检测的RF信号的示图；
图2是根据本发明实施例的光盘读写设备的结构图；和
图3是图2的光盘读写设备的像差补偿和光功率的最佳化的处理的流程图。
贯穿附图，相同的标号被理解为指示相同的部件、特征和结构。
                        具体实施方式
参照附图将详细描述本发明示例性实施例。为简洁清楚起见，在下面的描述中，包含于此的已知功能和构造的详细描述已被省略。
通常，在光盘读写设备中，为了精确地写数据，应该按照光盘的特性来使聚焦在光盘上的光斑大小(spot size)以及光功率最佳化。
如图2中所示，光盘读写设备包括光学拾取器、R/F部分110、光功率计算部分150、抖动计算部分160、PRML处理部分170、驱动器130、伺服部分140、DSP部分120、微型计算机100。
光学拾取器根据驱动信号在光盘上读写数据，它包括产生激光的激光二极管10、HWP(半波片，halfwave plate)15、光束分离器(beam splitter)20、光转换镜25、CL(准直透镜)30、OL(物镜)40、全息光学元件(HOE)35、Yo透镜(Yo lens)45、和作为光学检测器的光检测器集成电路(PDIC)50。
激光二极管10产生适当波长的激光以在光盘70上读写信息，并且所述激光被p偏振。HWP 15将p偏振激光转换成一半波长，即180°，为S偏振。
光束分离器20通过使用偏振元件(polarization element)来根据激光的偏振方向发射激光，从而改变光路或者使光穿过。
CL 30会聚扩散的激光以便激光平行地通向HOE 35，并且CL 30通过致动器80在光轴方向上移动以调节与OL 40的距离。如果调节了CL 30和OL 40之间的距离，则改变了激光的焦距，从而使焦点精确地形成于双层的第一和第二层上。
HOE 35被划分成全息部分和四分之一波片(QWP)。因为规则的偏振波，比如，S波是入射的，HOE 35无衍射地使所有S波穿过，并穿过QWP，S波转换为圆偏振波。因此，从CL 30发射的S波激光通过QWP被圆偏振以提供给OL 40。从光盘70反射的激光穿过QWP又被P偏振，穿过全息部分以被衍射为多个光。衍射的光入射到PDIC 50上以便执行聚焦和跟踪。
OL 40会聚穿过HOE 35的激光以便在光盘70的一个层上聚焦，激光被光盘70反射。
由光盘70反射的激光以与入射相反的方向沿着光路移动，顺序地穿过OL 40，HOE 35和CL 30。已经穿过OL 40的圆偏振激光穿过HOE 35被P偏振，P偏振的激光分离为多个光斑。然后，分离的激光在光转换镜25处被垂直地反射到光束分离器20，与S偏振激光相反，P偏振激光穿过光束分离器20。
Yo透镜45将已经穿过光束分离器20的激光会聚到PDIC 50，PDIC 50接收已经被分离为多个光斑的激光并将光信号转换为电信号。
R/F部分110将PDIC 50转换的电信号转换为二进制信号并输出RF信号。
光功率计算部分150计算β值和γ值以在写时从由R/F部分110输出的RF信号检测光功率。β值可通过使用上述等式1来计算，随着β值变大，由激光二极管产生的激光的光功率可为最佳光功率。
γ值是根据光功率的改变的调制度(modulation degree)的数值，是光功率的微分值。调制度是RF信号中高频信号电平与低频信号电平的比。随着高频信号的电平变高，调制度也变高，随着调制度变高，光学拾取器的像差变小。因此，随着γ值变高，光功率可为最佳光功率。
抖动计算部分160通过使用从PDIC 50输出的电信号计算抖动值。在读写数据时，随着沿光盘70的沟槽移动，激光被反射。这时，如果光盘70的沟槽经精心制作而形成，则输入到PDIC 50的电信号按照规则图样(pattern)消失。然而，如果光盘70的沟槽的长度和形状是不规则的，则电信号是不规则的并且作为一种噪声的抖动产生。通过将测量的抖动值和正常的抖动值相比较，可以计算出抖动。在从PDIC 50输入的电信号之中通过平均在特定扇区中的相同坑的电信号来获得测量的抖动值，正常抖动值通过测量其中坑被精心制作形成的正常状态下的电信号而获得。换句话说，如果由抖动计算部分160计算的测量抖动值没有被包括在正常抖动值的特定误差范围内，则光盘70的沟槽是不规则的。
如果光盘的厚度不同于标准盘的厚度而大于特定值，如果光盘70的总体厚度是不规则的，则抖动值总体上增加，从而通过抖动值可检测到球面像差。如果光盘70的厚度超过特定的误差范围，则激光的焦点不会精确地形成于光盘70的层上，从而球面像差发生。如果球面像差发生，则从光盘70反射的激光的电信号减弱从而抖动增加。换句话说，如果光盘70的厚度超过了预定的误差范围而产生了球面像差，则抖动也增加。因此，基于抖动的增加和减小可检测到球面像差的增加和减小，并且如果球面像差被补偿，则抖动也减小。
PRML处理部分170对RF信号执行部分响应处理(PR)和最大相似性处理(ML)。在PR处理期间，PRML处理部分170通过使用特定的算法来对具有失真或太小波形的RF信号进行补偿或放大，换句话说，按每一频率来均衡波形。在ML处理期间，PRML处理部分170将波形相乘以检测其维特比，给出信号的增大的比率以执行增大。随着PRML处理部分170对RF信号进行处理，模拟比特误码率(simulated bit error rate，SBER)可被获得，并且SBER值越小，则产生的像差越小。
驱动器130驱动光学拾取器的CL透镜和致动器80以补偿像差，伺服部分140根据从光学拾取器的PDIC 50输出的聚焦信号和跟踪信号来控制驱动器130。
DSP部分120作为数字读取信号处理部分操作，所述数字读取信号处理部分通过使用它自己的相位同步的时钟将R/F部分110转换的二进制信号恢复为原始数据并输出数据。
微型计算机100控制上述部件以在光盘70上读写数据，并在写数据之前和写数据期间补偿像差和光功率。微型计算机100可周期性地或非周期性地补偿像差和光功率。
为此，微型计算机100的ROM 105持有与相应于每个盘码的最佳光功率有关的信息。每个盘码是根据光盘的容量、类型、型号和厂商给定的光盘的固有的编码，它被包括在在光盘的导入区中被编码的绝对时间预制沟槽(ATIP)信息中。微型计算机100读ROM 105的在光盘中被编码的与盘码有关的信息和盘码的最佳光功率，调节从激光二极管10发射的激光的光功率以具有最佳光功率。可通过向激光二极管10供给的电流量来调节激光的光功率。
最佳功率校正(OPC)处理指这样的一种处理，即微型计算机100对于具体光盘确定光功率。如果用户选择了将数据写到盘上的任务，则在将数据写到光盘上之前微型计算机100检测光功率以确定光功率是否为与盘码相应的最佳光功率，如果不是，则微型计算机100执行搜寻最佳光功率的OPC处理。
随着数据被写到光盘70上，激光的不断产生导致了原件和光盘70的温度的增加，相应地，实际到达光盘70的光功率也被改变。为补偿改变的光功率，微型计算机100在数据被写到光盘70上时周期性地操作光功率计算部分150以检测实际到达光盘70上的光功率。如果检测的光功率没有包括在最佳光功率的特定允许的范围内，则微型计算机100调节供给到激光二极管的电流量以输出最佳光功率。
微型计算机100在光盘70上读写数据之前和在这期间补偿像差。为了补偿像差，微型计算机100使用分别通过操作抖动计算部分160、R/F部分110和PRML处理部分170而获得的抖动、RF信号和SBER，并且使用用于获得γ值而被计算的调制度和轨道信号。在光盘上读写数据之前光学拾取器沿光盘轨道的半径方向移动以检测轨道信号，并且随着轨道信号具有越好的特性，像差变得越小。
将参照图3来详细解释具有上述结构的光盘读写设备的补偿像差和执行OPC操作的处理。
随着光盘被安装到光学拾取器上(S200)，微型计算机100沿轨道的半径方向驱动光学拾取器以检测跟踪信号，并读入在光盘的导入区中被编码的与盘码有关的信息(S210)。然后，微型计算机100操作激光二极管10以产生激光(S220)。PDIC 50从光盘70反射的激光中检测跟踪信号和聚焦信号(S230)，抖动计算部分160、PRML处理部分170和光功率计算部分150分别检测抖动、SBER和调制度(S240)。
为了通过使用检测的轨道信号、跟踪信号、聚焦信号、抖动、SBER和调制度的至少一个来补偿像差，微型计算机100使CL靠近OL或使CL远离OL(S250)。或者，当CL被固定时，通过在CL前面安排液晶部件并改变供给到液晶部件的功率来补偿像差。
如果在读光盘时或在开始读光盘时用户选择了写数据(S260)，则在光盘上写数据之前微型计算机100执行OPC处理。微型计算机100将从光盘读取的盘码和ROM 105的盘码的最佳光功率相比较以获得最佳光功率(S270)。然后，微型计算机100操作光功率计算部分150以通过使用RF信号来计算β值或γ值，并根据计算的β值或γ值来确定当前的光功率是否为最佳光功率(S280)。如果当前光功率是最佳光功率，则当前光功率被保持(S285)，如果当前的光功率不是最佳光功率并且没有被包括在特定允许的范围内，则微型计算机100调节供给到激光二极管的电流量来搜寻β值或γ值是最大值的时刻，即搜寻最佳光功率的时刻(S290)，并通过使用搜寻的光功率来设置从激光二极管产生的激光的光功率(S300)。
然后，用设置的最佳光功率开始在光盘上写数据(S310)。随着写数据的时间的增加，温度也增加，从而从激光二极管产生的激光的扩散角和偏振方向也被改变，相应地，光功率也被改变。在高温环境下，光功率本身减弱，从而从激光二极管产生的光功率和实际到达光盘的光功率不同。因此，在写数据时微型计算机100确定是否到达补偿光功率的下一时间，也即是否到达光功率补偿时间段，如果是，则微型计算机100操作光功率计算部分150并重复步骤S280到步骤S300，以便光功率可被设置为最佳光功率(S330)。
当在光盘上写数据时，随着补偿像差的下一时间到达，即像差补偿时间段到达，微型计算机100重复步骤S230到步骤S250，来通过使用轨道信号、跟踪信号、聚焦信号、抖动、SBER和调制度的至少一个来补偿像差(S320)。
光功率补偿时间段最好被设置为长于像差补偿时间段。通常像差根据光盘的状态迅速被改变，而温度被激光逐渐改变。因此，光功率不需要具有像像差补偿一样的短的补偿时间段。
随着光功率按每一特定时间根据光盘的温度改变和状态而被改变，光盘读写设备在写数据之前以及在这期间通过使用β值和γ值检测实际到达光盘上的光功率。然后，随着β值或γ值变为最大而搜寻到最佳光功率，并且当前光功率被设置为最佳光功率。因此，可用最佳光功率在光盘上写数据，从而可精确地写数据，防止了不能读取写的数据的差错。
尽管已参照其特定实施例显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做各种改变。

Claims (18)

1、一种光盘读写设备，包括：
光学拾取器，通过使用特定波长的激光来在光盘上读写数据；
光功率计算部分，计算从所述光学拾取器产生的激光的光功率；和
微型计算机，在将数据写到光盘上时周期性地操作所述光功率计算部分以检测激光的光功率并基于预置的最佳光功率调节激光的光功率以使之最佳化。
2、如权利要求1所述的设备，其中，所述微型计算机读在光盘上被编码的盘码以检测用于写数据的最佳光功率，并且基于所述最佳光功率来调节激光的光功率。
3、如权利要求1所述的设备，还包括：
R/F部分，将电信号转换为二进制信号以输出RF信号，所述电信号在光学拾取器处由已被光盘反射的激光转换；
其中，所述光功率计算部分检测读取的信号的改变，比如β值和γ值的改变，所述β值指示基于0点的RF信号的波形的对称性，所述γ值指示根据光功率的改变的调制度的数值。
4、如权利要求3所述的设备，其中，所述微型计算机调节激光的光功率以搜寻β值和γ值变为最大时的最佳光功率，并将激光设置为最佳光功率。
5、如权利要求1所述的设备，还包括下述的至少一个：
抖动计算部分，通过使用电信号来计算抖动，所述电信号由已被光盘反射的激光转换；
PRML处理部分，对RF信号执行部分响应处理和最大相似性处理以输出SBER；
在光盘上写数据时，所述微型计算机通过使用抖动、SBER、通过沿轨道的半径方向移动光学拾取器而获得的轨道信号、由R/F部分获得的跟踪信号和聚焦信号的至少一个来周期性地补偿像差。
6、如权利要求5所述的设备，其中，如果存在关于在光盘上写数据的请求和在光盘上读数据的请求之一，则在使光功率最佳化之前所述微型计算机补偿像差。
7、如权利要求6所述的设备，其中，在光盘上读或写数据时所述微型计算机补偿像差。
8、如权利要求7所述的设备，其中，所述微型计算机通过使CL靠近OL或使CL远离OL来补偿像差。
9、如权利要求7所述的设备，其中，被供给功率的液晶部件安排在CL前面，所述微型计算机通过改变供给到液晶部件的功率来补偿像差。
10、一种在光盘上读写数据的方法，包括：
将光盘安装到光学拾取器上并选择数据写处理；
计算从所述光学拾取器产生的激光的光功率；
如果计算的光功率没有被包括在预置的最佳光功率的特定允许的范围内，则调节光功率以确定最佳光功率；和
将激光的输出设置为确定的最佳光功率。
11、如权利要求10所述的方法，还包括：
从光盘的导入区中读盘码以检测用于写数据的最佳光功率。
12、如权利要求11所述的方法，还包括：
将电信号转换为二进制信号以输出RF信号，其中，所述电信号在光学拾取器处由已被光盘反射的激光转换；
所述确定最佳光功率步骤通过使用β值和γ值的至少一个来确定最佳光功率，所述β值指示基于0点的RF信号的波形的对称性，所述γ值指示根据光功率的改变的调制度的数值。
13、如权利要求12所述的方法，其中，所述设置激光步骤调节激光的光功率以确定β值和γ值变为最大时的最佳光功率，并将激光设置为最佳光功率。
14、如权利要求13所述的方法，还包括下述的至少一个：
通过使用电信号来计算抖动，所述电信号从已被光盘反射的激光转换；
对RF信号执行部分响应处理和最大相似性处理以输出SBER；
输出通过沿轨道的半径方向移动所述光学拾取器而获得的轨道信号；和
从RF信号计算跟踪信号和聚焦信号，
所述方法还包括在写数据时，通过使用通过上述步骤获得的抖动、SBER、轨道信号、跟踪信号和聚焦信号的至少一个来补偿像差。
15、如权利要求14所述的方法，其中，如果存在关于在光盘上写数据的请求和在光盘上读数据的请求之一，则在使光功率最佳化之前执行所述补偿像差的步骤。
16、如权利要求15所述的方法，其中，在光盘上读写数据时执行所述补偿像差的步骤。
17、如权利要求16所述的方法，其中，通过使CL靠近OL或使CL远离OL来执行所述补偿像差的步骤。
18、如权利要求16所述的方法，其中，被供给功率的液晶部件安排在CL前面，通过改变供给到液晶部件的功率来执行所述补偿像差的步骤。
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