CN101015005A - 具有改进的预置凹坑检测的记录*** - Google Patents

具有改进的预置凹坑检测的记录*** Download PDF

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CN101015005A CNA2005800204328A CN200580020432A CN101015005A CN 101015005 A CN101015005 A CN 101015005A CN A2005800204328 A CNA2005800204328 A CN A2005800204328A CN 200580020432 A CN200580020432 A CN 200580020432A CN 101015005 A CN101015005 A CN 101015005A
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Abstract

本发明涉及一种记录设备，其通过辐射光束在记录载体上的轨道中记录标记。该记录载体具有预先形成的轨道图案，例如具有用于编码记录载体信息的预置凹坑的摆动预刻沟槽。该设备具有一个用于在轨道上产生扫描点的光头以及一个前端单元，该前端单元耦合到该光头以便基于从轨道反射的辐射来产生检测器信号，所述检测器信号包括左子检测器信号和右子检测器信号。该设备具有用于从所述检测器信号中取回记录载体信息的解调单元，该解调单元包括径向调制信号电路(34)。该电路基于由所述子检测器信号(61，62)的和信号归一化的所述子检测器信号的差信号来产生径向调制信号(66)，并且通过添加校正量来产生该和信号。从而减轻了由于归一化所造成的过度补偿。

Description

具有改进的预置凹坑检测的记录***
本发明涉及一种通过辐射光束在记录载体上记录信息的设备，该信息由轨道上的标记表示，该记录载体具有用于指示所述轨道的预先形成的轨道图案，该预先形成的轨道图案包括用于编码记录载体信息的径向调制图案，该设备包括用于控制记录的控制单元以及用于提供辐射光束以便在轨道上产生扫描点的光头。
本发明进一步涉及一种从记录载体的轨道上产生径向调制信号的方法，所述轨道包括表示信息的标记，该记录载体具有用于指示所述轨道的预先形成的轨道图案，该预先形成的轨道图案包括用于编码记录载体信息的径向调制图案。
美国专利4,901,300描述了一种用于在可记录型记录载体上的轨道中写入标记的记录设备。该光学记录设备配备有一个用来将光束聚焦到记录载体的记录层上的轨道上的扫描点中的光头。该光头基于径向误差信号通过伺服***被径向定位在轨道上。该记录载体配备有预先形成的轨道图案以指示轨道的位置，例如预刻沟槽。预刻沟槽由可以由摆动(wobble)进行调制，所述摆动可以例如基于像左子检测器信号和右子检测器信号之类的子检测器信号通过径向调制信号进行检测。差分径向检测器信号通常被称为推挽信号，其可以被用来检测关于轨道中心的所述点的径向定位误差。预刻沟槽的调制基于子检测器信号而从所述径向调制信号中被检测到。一种组合的检测器信号通常被称为和信号或者中央孔径信号，可以产生该组合的检测器信号以便作为检测标记的基础。
当前可以获得高密度光盘***，例如数字通用盘(DVD)***。可记录DVD具有预先形成的轨道图案，其被径向调制以用于编码记录载体信息，该记录载体信息例如是地址和记录载体记录参数，所述记录参数例如是记录功率、层类型、可记录区的大小等等。在被称为DVD-RW(DVD可重写记录标准)的特定实例中，所述径向调制图案由预刻沟槽的单调摆动结合与预刻沟槽(左或右)相邻的岸区(land area)的局部高度变化(所谓的预置凹坑)而具体实现。如上所述，径向调制从各子检测器信号中被检测到。在将标记写入到轨道的对应部分之前，预置凹坑被检测并且其记录载体信息被解码。然而，当标记已经被记录在轨道的一部分中时，各子检测器信号受到标记的存在的严重影响。现有技术的记录设备在没有记录标记时取回轨道的一部分的预置凹坑信息。在记录标记之后，这种设备依赖于所记录的标记以读取地址和记录载体信息。
因此，本发明的一个目的是提供一种记录设备和方法，其用于产生受已记录标记的存在影响更小的、可靠的径向调制信号。
根据本发明的第一方面，上述发明目的由在开头段落中所定义的记录设备实现，该设备包括：耦合到光头的前端单元，其基于从轨道反射的辐射产生检测器信号，所述检测器信号包括基于分别从轨道左侧和右侧反射的辐射的左子检测器信号和右子检测器信号；以及用于从所述检测器信号中取回记录载体信息的解调装置，该解调装置包括径向调制信号装置，该调制信号装置基于由所述子检测器信号的和信号归一化的所述子检测器信号的差信号产生径向调制信号，并且通过添加第一校正量来产生该和信号。
根据本发明的第二方面，上述发明目的由在开头段落中所定义的方法实现，该方法包括：基于从轨道反射的辐射产生检测器信号，所述检测器信号包括基于分别从轨道左侧和右侧反射的辐射的左子检测器信号和右子检测器信号；以及从所述检测器信号中取回记录载体信息，这是通过基于由所述子检测器信号的和归一化的所述子检测器信号的差来产生径向调制信号并且通过添加第一校正量来产生该和。
上述措施具有补偿标记对径向调制信号的影响的效果。如果扫描点处在包含标记的轨道位置上，那么检测器信号将受影响。然而，基于所述子检测器的差信号，标记对于径向调制信号的影响干扰对编码记录载体信息的径向调制图案的检测。所述标记的影响通过用所述和信号对所述差信号进行归一化而被充分补偿，例如将该差信号除以该和信号。补偿量通过校正值进行调节。这样做的优势在于充分减小了标记的影响。
本发明还基于下面的认识。基本上，预刻沟槽和被编码在径向调制图案中的记录载体信息预定在对未记录轨道的记录期间使用。在标记已经被记录之后，这种标记可以很容易地被读取，并且被用于取回地址和其他记录信息。然而，本发明的发明人已经发现，在高密度光学记录中，优选的是甚至在标记已经被记录在轨道中之后也从径向调制图案中取回记录载体信息。具体来说，在交替包含未记录块和已写块的区中，对于整个区使用径向调制信号是非常方便的。因此，如果在轨道的相同部位中进行新的记录，那么来自于原始记录的任何错误都不会被拷贝。然而，径向调制图案最初并不意图在存在标记的情况下被检测，并且径向调制信号被严重恶化。由于本发明的电路，通过使用所述和信号进行归一化以便指示从轨道反射的辐射量而大大改进了径向调制信号。此外，本发明的发明人已经发现，所述恶化在结构上取决于径向调制图案的形状(例如DVD-RW中的预置凹坑)以及被写入轨道中的标记。因此，信号的偏差是可以预测的，并且因此可以通过合适的校正进行补偿。通过归一化来重建可靠的径向调制信号，并且通过所述校正量进一步改进之。
在所述设备的一个实施例中，所述径向调制信号装置被安排成通过添加第二校正量来产生所述差信号。添加第二校正量到该差信号的效果允许对标记的影响做进一步的补偿。这样做的优点是径向调制信号更加可靠。
在所述设备的一个实施例中，所述径向调制信号装置被安排成通过用所述和信号除以所述差信号来进行所述归一化。虽然归一化可以用多种方式实现(例如控制增益)，但是在一个实际实施例中，归一化是通过除法执行的。这样做的优点是可以在硬件中建立合适的电路。
在所述设备的一个实施例中，所述控制单元被安排成基于对来自记录载体的信号的测量来设置第一和/或第二校正值。通过在***记录载体后执行设置测量，用于所述校正量的合适值得以确定。这样做的优点是由于个别记录载体属性和老化而造成的径向调制信号的变化被自动补偿。
根据本发明的所述设备和方法的其他优选实施例在所附权利要求书中给出，其公开内容被合并在此以作参考。
参考在下面的说明中以举例的方式描述的实施例以及参考附图，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，其中：
图1a显示了盘状记录载体；
图1b显示了该记录载体的横截面；
图1c显示了轨道的摆动和预置凹坑；
图2显示了具有预置凹坑检测的记录设备；
图3显示了在预置凹坑处的径向调制信号；
图4显示了在已写区中的径向调制信号；以及
图5显示了用于产生径向调制信号的电路。
在附图中，与已经描述过的元件相对应的元件具有相同的附图标记。
图1a显示了具有轨道9和中心孔10的盘状记录载体11。轨道9按照在信息层上构成基本上平行的轨道的螺旋匝图案来排列。该记录载体可以是具有可记录型信息层的光盘。可记录光盘的例子是CD-R和CD-RW以及DVD-RW或DVD+RW。在可记录型记录载体上的轨道9由在空白记录载体的制造期间所提供的预刻轨道结构(例如预刻沟槽)来指示。图1b中示出了横截面，并且图1c中示出了细节12。通过沿着轨道记录的光学可检测的标记在信息层上表示已记录信息。所述标记由物理参数的变化构成，并且因此与其周围具有不同的光学属性，例如反射的变化。
图1b是沿着可记录型记录载体11的b-b线取得的横截面，其中透明衬底15配备有记录层16和保护层17。轨道结构例如由预刻沟槽14构成，其允许读/写光头在扫描期间跟随轨道9。预刻沟槽14可以被实施为凹痕或者凸起，或者可以由具有不同于预刻沟槽材料的光学属性的材料构成。预刻沟槽使得读/写光头能够在扫描期间跟随轨道9。轨道结构也可以通过周期性地导致伺服信号发生的规则地散布的子轨道形成。所述记录载体可能意图承载实时信息(例如视频或音频信息)或者例如计算机数据的其他信息。
图1c显示了作为轨道图案的径向调制的例子的轨道摆动和预置凹坑。该图在轨道9的细节12中显示了预刻沟槽14的横向位置的周期性变化(也称为摆动)。所述变化导致在辅助检测器中产生附加信号，其被称为径向调制信号，例如由扫描设备的光头的中心点处的子检测器所产生的推挽信号。所述摆动例如是频率调制的，并且位置信息被编码在所述调制中。在一个特定实施例中，所述预刻沟槽包含用于将关于记录载体的记录参数的控制数据传输到记录设备的调制。对于包含用这种方式编码的盘控制信息的可写CD***中的摆动的现有技术的全面描述可以在US 4,901,300(PHN12.398)和US 5,187,699(PHQ88.002)中找到。可选择地，所述摆动可以是单调的(即恒定频率的周期性变化)，并且添加附加单元以编码记录载体信息，例如宽度调制的预刻沟槽的中断。该图显示了这种附加单元的一个例子，即位于邻近预刻沟槽的岸区中的预置凹坑18、19。所述预置凹坑可以位于两条相邻轨道之间，于是从两条相邻轨道都可以检测。所述径向调制信号通过轨道的径向调制而被调制，特别是通过所述摆动和预置凹坑而被调制。在轨道两侧的预置凹坑可以通过径向调制信号中的极性区别。例如，预置凹坑被用在DVD-R和DVD-RW中以编码记录载体信息。本发明特别适用于检测所谓的岸-预置凹坑(LPP)，其是DVD-R和DVD-RW介质的预刻沟槽格式的一部分。LPP是两个相邻沟槽之间的“桥”，其具有大约两个通道比特的宽度，并且具有与该预置沟槽本身深度相同的深度。它们通过推挽检测(PP)来读取。LPP用于在空白或部分已写盘上的导向和同步。
图2显示了具有预置凹坑检测的记录设备。该设备配备有用于扫描记录载体11上的轨道的装置，该装置包括用于旋转记录载体11的驱动单元21、光头22、用于在轨道上定位光头22的伺服单元25以及控制单元20。光头22包括用于产生辐射光束24的公知类型的光学***，该辐射光束通过光学元件引导并且被聚焦到记录载体的信息层的轨道上的辐射点23。辐射光束24由例如激光二极管的辐射源产生。该光头进一步包括(未示出)用于通过沿着所述光束的光轴移动辐射光束24的焦点而将该光束聚焦到轨道上的辐射点的聚焦致动器，以及用于在径向方向上把点23定位在轨道中心处的寻轨致动器。该寻轨致动器可以包括用于径向移动光学元件的线圈或者可以替换地被安排成改变反射元件的角度。为了进行读取，由信息层反射的辐射由光头22中的普通类型的检测器(例如四象限二极管)检测以便产生检测器信号，其中包括主扫描信号33和用于寻轨和聚焦的子检测器信号35。前端单元31耦合到光头22，以用于基于从轨道反射的辐射来接收检测器信号，所述检测器信号包括基于分别从轨道的左侧和右侧反射的辐射的左子检测器信号和右子检测器信号。各子检测器信号35被耦合到伺服单元25，以用于控制所述寻轨致动器。主扫描信号33由普通类型的读取处理单元30处理，其包括解调器、解格式化器和输出单元以便取回信息。
控制单元20控制对信息的记录和提取，并且被安排成从用户或者主计算机接收命令。控制单元20通过控制线26(例如***总线)连接到该设备中的其他单元。如下所述，控制单元20包括控制电路(例如微处理器)、程序存储器和接口以用于执行各种程序和功能。控制单元20也可以在逻辑电路中被实现为状态机。
所述设备配备有用于在可写型或可重写型记录载体(例如CD-R、CD-RW、DVD-RW和/或BD(蓝光光盘))上记录信息的记录装置。该记录装置与光头22和前端单元31协作以用于产生写辐射光束，并且包括用于处理输入信息以产生写信号来驱动光头22的写处理装置，该写处理装置包括输入单元27、格式化器28和调制器29。为了写入信息，辐射光束的功率由调制器29控制，以便在记录层中形成光学可检测标记。所述标记可以是任何光学可读形式，例如当在诸如染料、合金或者相变材料之类的材料中进行记录时所获得的具有不同于其周围的反射系数的区的形式，或者当在磁-光材料中进行记录时所获得的具有不同于其周围的极化方向的区的形式。在一个实施例中，辐射光束的记录功率由最佳功率控制机构(OPC)调节。记录功率可以在控制单元20的控制下进行调节，这是通过经由读取单元30读取在记录功率的不同设置下所记录的标记，并且随后检测记录功率的最佳设置。
在一个实施例中，输入单元27包括用来输入诸如模拟音频和/或视频或者数字未压缩视频/音频之类的信号的压缩装置。对于MPEG标准中的视频描述了合适的压缩装置，MPEG-1在ISO/IEC11172中定义，并且MPEG-2在ISO/IEC13818中定义。或者，输入信号可能已经根据此类标准而被编码。
所述设备具有解调单元32，其在检测器信号中检测预刻沟槽调制，并且用于从已调制的预刻沟槽中取回记录载体信息。来自前端单元31的子检测器信号35被耦合到解调单元32。该解调单元包括径向调制信号电路34，其基于各子检测器信号的差信号产生径向调制信号，例如基于推挽信号产生径向调制信号，所述推挽信号基于左检测器信号(L)和右检测器信号(R)。该差信号由所述子检测器信号的和信号归一化，该和信号例如是所述左检测器信号和右检测器信号的和。归一化可以通过除法或者控制增益来执行。为了控制所述归一化的最大比率，校正信号被添加到该和信号，即当所述左、右子检测器信号非常小时用以防止该差信号被过分扩大。该校正量可以在所述设备的设计或制造期间确定，但是优选地是如下所述地根据在记录载体上执行的测量来进行调节，例如在该设备中***记录载体之后。
在一个实施例中，径向调制信号电路34被安排成通过添加第二校正信号来产生所述差信号。通过将第二校正量添加到该差信号，在左检测器信号和右检测器信号的非常小的值下也可以控制所得到的径向调制信号，例如用于控制所述子检测器信号的偏移量。
图3显示了在预置凹坑处的径向调制信号。预刻沟槽40具有相邻的预刻沟槽45、46。预置凹坑41被显示为两个预刻沟槽之间的桥。在左边的情况下，对于不包含已记录标记的轨道示出了径向调制信号43。在右边的情况下，对于包含已记录标记42的轨道示出了径向调制信号44。很明显，由于标记45的存在，径向调制信号具有明显较低的幅度。因此，预置凹坑检测所存在的问题是，在已写区上，径向调制信号(PP)被已写入标记严重干扰。如果LPP位于岸的位置处，那么由于预置凹坑所得到的径向调制信号(称为LPP信号)的幅度将为高(左)，但是如果其位于标记(例如已记录坑)的位置处，则LPP幅度将为低(右)。此外，已写入标记导致PP信号中的噪声(未示出)，其会危害对由于LPP而产生的径向调制信号的峰值的检测。
根据本发明的径向调制信号处理通过应用归一化(除法)操作改进已写区上的LPP信号的信噪比(SNR)，其通过校正量被调谐，以使得峰值幅度更加均等。由于DVD-R/RW格式定义了LPP的快速连续性，因此该操作必需非常快速。因此，宽带归一化被应用。
图4显示了已写区中的径向调制信号。在水平方向上显示了沿着已写区上的轨道的LPP信号。如图所示，通过用以产生和处理信号的准确的仿真模型图示了归一化处理的效果。最上面的曲线51显示了中心孔径信号CA，即用于检测已记录标记的和信号。中心孔径信号CA是基于标记和岸的序列。第二曲线52显示了推挽信号PP，即对应于该标记序列旁边的5个等距LPP的L-R推挽信号。第三曲线53显示了归一化的推挽信号PPN，其基于(L-R)/(L+R)子检测器信号。需要注意的是，该归一化的推挽信号具有一些干扰信号部分55，其不是由预置凹坑引起的，而是因为子检测器信号非常小而由过度补偿引起的。第四曲线54显示了经过归一化和校正的推挽信号PPN2，其基于(L-R+Δ)/(L+R+Δ)归一化的子检测器信号，其由对应于最佳检测余量的校正量Δ修正。干扰信号部分55已经被充分减少。
如图所示，在PP点的LPP峰值由于来自标记的串扰而导致幅度的巨大变化。通过应用归一化而充分减小所述变化，即PPN＝(L-R)/(L+R)。然而，所述归一化会过度补偿峰值之间的原始差值：在PP中，在标记处的LPP峰值比岸处LPP峰值小，但是在PPN中则是相反的情况，虽然所述变化被大大减小。通过在径向调制信号中应用并调谐参数Δ，即PPN2＝(L-R+Δ)/(L+R+Δ)，如最后的曲线54所示，可以获得更为均等的幅度。这与SNR或者检测余量的显著提高相对应。
在信号PPN2＝(L-R+Δ1)/(L+R+Δ2)的实施例中，两个参数Δ1和Δ2被独立调谐。由于两个校正值都被调谐，因此所得到的径向调制信号被精确地控制。
图5显示了用于产生径向调制信号的电路。左子检测器信号L61和左校正量a63被耦合到加法器，并且接着被耦合到归一化电路NORM65的第一输入端。右子检测器信号R62和右校正量a64被耦合到第二加法器，并且接着被耦合到归一化电路65的第二输入端。归一化电路65具有通过将两个输入的差信号除以和信号而进行归一化的功能：OUT＝(IN1-IN2)/(IN1+IN2)。这种乘法器电路是公知的，例如模拟域中的所谓的吉尔伯特单元(Gilbert-cell)，如在Gilbert，B的“A precise four-quadrant multiplier with subnanosecond response”(IEEE Journal of Solid-State Circuits，1968年12月，第4期，第3卷，第365-373页，ISSN：0018-9200)所描述的那样。给所述输入加上偏移量a和b，因此所得到的公式是OUT＝(IN1-IN2+a-b)/(IN1+IN2+a+b)，其等效于PPN2＝(L-R+Δ1)/(L+R+Δ2)。因此，偏移量a和b导致Δ1＝a-b和Δ2＝a+b。
在一个实施例中，控制单元20被安排成基于对来自记录载体的信号的测量而设置第一和/或第二校正值。从包含标记的轨道部分中读取一定量的已编码记录载体信息，同时改变校正量以用于确定最佳径向调制信号时。例如，通过读取已写区上的多个所谓的LPP帧、同时改变a和/或b并且根据LPP幅度变化确定最佳径向调制信号，实现对a和b的值的调谐。可以确定LPP误差率或者LPP同步误差率以检测这种最佳值。
在一个实施例中，控制单元20被安排成在***记录载体之后执行测量。在实践中，在(双层)DVD-R或DVD-RW盘上的记录过程以如下方式进行。首先，驱动器检测盘的***。在启动程序(例如最佳功率控制OPC、在测试区进行的初始聚焦偏移量校准等等)后驱动器跳到已记录区。如果需要的话(例如在未使用过的盘上)，驱动器首先例如在测试区中记录一些数据。随后，在读取已写区期间，在改变校正量的同时监测LPP信号，并且检测最佳补偿。
虽然主要通过使用具有用于编码记录载体信息的预置凹坑的光盘的实施例描述了本发明，但是本发明也适用于其他记录载体，例如矩形光学卡、磁-光盘或者具有径向调制的预先形成的轨道图案并且从受标记影响的检测器信号中取回记录载体信息的任何其他类型的信息存储***。需要注意的是，本文献中的“包括”一词不排除除了已列出的元件或步骤以外的其他元件或步骤的存在，并且元件之前的“一个”不排除多个这种元件的存在，任何附图标记不限制权利要求的范围。本发明可以利用硬件和软件两者实现，并且几个“装置”或“单元”可以由同一硬件或软件项表示。此外，本发明的范围不限于所述实施例，并且本发明在于以上所描述的每个新颖特征或特征组合。

Claims (8)

1.一种用于通过辐射光束(24)在记录载体(11)上记录信息的设备，该信息由轨道上的标记表示，该记录载体具有用于指示所述轨道的预先形成的轨道图案，该预先形成的轨道图案包括用于编码记录载体信息的径向调制图案，该设备包括：
用于控制所述记录的控制单元(20)；
用于提供所述辐射光束以便在轨道上产生扫描点的光头(22)；
耦合到该光头的前端单元(31)，其基于从轨道反射的辐射产生检测器信号，所述检测器信号包括基于分别从轨道左侧和右侧反射的辐射的左子检测器信号和右子检测器信号；以及
用于从所述检测器信号中取回记录载体信息的解调装置(32)，该解调装置包括：
径向调制信号装置(34)，其基于由所述子检测器信号的和信号归一化的所述子检测器信号的差信号产生径向调制信号，并且通过添加第一校正量来产生该和信号。
2.如权利要求1所要求的设备，其中，所述径向调制信号装置(34)被安排成通过添加第二校正量来产生所述差信号。
3.如权利要求1所要求的设备，其中，所述径向调制信号装置(34)被安排成通过将所述和信号除以所述差信号来进行所述归一化。
4.如权利要求3所要求的设备，其中所述径向调制信号装置(34)被安排成根据(L-R+Δ2)/(L+R+Δ1)来产生径向调制信号，其中L是左子检测器信号，R是右子检测器信号，Δ1是第一校正量，并且Δ2是第二校正量。
5.如权利要求1所要求的设备，其中所述控制单元(20)被安排成基于对来自所述记录载体的信号的测量来设置第一和/或第二校正值。
6.如权利要求5所要求的设备，其中，所述控制单元(20)被安排成在***记录载体后执行所述测量，在特定情况下这是通过从包含标记的一部分轨道中读取一定量的已编码记录载体信息，同时改变所述校正量以用于确定最佳径向调制信号。
7.如权利要求1所要求的设备，其中，所述径向调制信号装置(34)被安排成基于包括用于编码记录载体信息的预置凹坑的径向调制图案来产生径向调制信号。
8.一种从记录载体上的轨道产生径向调制信号的方法，该轨道包括表示信息的标记，该记录载体具有用于指示所述轨道的预先形成的轨道图案，该预先形成的轨道图案包括用于编码记录载体信息的径向调制图案，该方法包括：
基于从轨道反射的辐射产生检测器信号，所述检测器信号包括基于分别从轨道左侧和右侧反射的辐射的左子检测器信号和右子检测器信号；以及
从所述检测器信号中取回记录载体信息，这是通过：
基于由所述子检测器信号的和归一化的所述子检测器信号的差来产生径向调制信号，并且通过添加第一校正量来产生该和。
CNA2005800204328A 2004-06-22 2005-06-14 具有改进的预置凹坑检测的记录*** Pending CN101015005A (zh)

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