CN1273412A - 减少串音和符号间干扰的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了减小符号间干扰丨S丨和串音的设备和方法。该设备包括:光检测器,通过将从光盘反射的光信号分为盘切线方向的中心和***部分而执行检测;校正单元,控制光检测器的***检测信号的增益值,并将增益控制检测信号与中心检测信号相加,提供经丨S丨校正的信号。所述设备使用光检测器输出的多分割检测信号,得到与使用波形量化器处于同一水平的抖动值。在需要高密度记录的HD－DVD***中,即便在高密度记录引发相邻轨迹间的串音或干扰的情况下,也能同时减少串音和丨S丨。

Description

减少串音和符号间干扰 的设备和方法

本发明涉及有关光盘的信号再现领域，尤其涉及通过使用来自光检测器的多分割检测信号(multiple divided detection signals)而减少相邻轨迹间的串音(crosstalk)以及相邻标记之间的干扰的设备和方法，所述相邻轨迹间的串音会随用于高记录密度的轨迹间距的变窄而增加。

由于物镜的光传输函数(OTF)以及记录材料的响应特性，用于光盘的记录和/或再现装置是一种低通滤波器。如果记录密度增加，则记录/再现装置接近记录有记录数据的射频频带的上限值，因此，当再现相邻标记时，各个波形彼此干扰，从而产生误差。这种现象被称为符号间干扰(|S|)。另外，由于相邻轨迹间的相互干扰，用于增加记录密度而降低轨迹间距会使再现信号变糟。由相邻轨迹而引起的信号恶化的程度被定义为串音。

在传统技术中，波形量化器被用于减小|S|。图1显示了使用两个延迟电路的最简单的余弦量化器。参见图1，来自量化器的单独的脉冲输入以及衰减器12和20的系数分别被表示为x(t)和c。同样，延迟电路16和18的延迟时间被表示为τ，量化器的输出被表示为g(t)。对于记录在光盘上的一个标记的再现信号显示出低通滤波器的特性。用于创建无|S|的必要条件是在另一个脉冲的再现位置上的输出必须为“零”。换言之，使再现波形g(t)中的|S|等于0的必要条件如下：

g(nT)＝1(n＝0)

     ＝(n≠0)                        …(1)

如果用频域来表示上述必要条件，则表达式如下：

其中，|ω|＜π/T，k＝0、±1、±2、……，函数G(jω)是g(t)的傅立叶变换。这意味着如果G(jω)除以2π/T的角频率宽度并将其重叠在一起而显示出理想低通滤波器的特性，则|S|＝0。在图1中，衰减器12和20的衰减系数c以及延迟电路16和18的延迟时间τ被适当选择，有可能通过使输入信号的波形变尖锐而消除|S|。由加法器24提供的量化器的输出g(t)被表示如下：

g(t)＝x(t-τ)-c{x(t)+x(t-2τ)}          …(3)

图2A显示了反相器14的输出信号-cx(t)、延迟电路16的输出信号x(t-τ)以及反相器22的输出信号-cx(t-2τ)的再现位置。图2B显示了由加法器24所提供的已经除去了|S|的量化器输出g(t)的波形。如图1所示，由于使用具有延迟电路的波形量化器来减少|S|，所以传统的光记录/再现装置具有这样一个问题，即相邻的标记信号具有预定的时间延迟，这样当前记录的标记的再现信号不能被实时检测出来。

为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种设备，用于通过使用来自光检测器的多个分开的检测信号而不是使用波形量化器来减少符号间干扰(|S|)。

本发明的另一个目的是提供一种设备，用于使用来自光检测器的多个分开的检测信号而不是使用波形量化器来减少串音和|S|。

本发明还有一个目的是提供一种方法，用于将来自光检测器的用来使|S|光学最小化的检测信号分割为多个分开的信号并对这些信号进行操作。

本发明还有一个目的使提供一种方法，将来自光检测器的使串音和|S|光学最小的检测信号分割为多个分开的信号并对这些信号进行操作。

因此，为实现本发明的上述目的，本发明提供了用于减小光盘的记录/再现装置中的|S|的一种设备，该设备包括：检测器，它通过将由光盘反射的光信号按光盘的切线方向分为中心及***部分来提供中心及***检测信号而实现检测；校正单元，用于控制***检测信号的增益值，并操作受增益控制的检测***信号和中心检测信号来提供其中|S|得到校正的信号。

另外，本发明还提供了一种设备，用于减少光盘的记录/再现装置中的|S|和串音，该设备包括：检测器，它通过将从光盘反射的光信号分为沿光盘的径向方向的中心和***部分，以及在切线方向的***部分中的沿径向方向的中心和***部分而实现检测，以便提供径向方向的中心和***检测信号，以及在切线方向的***部分中的沿径向方向的中心和***检测信号，从而执行检测；校正单元，用于通过控制径向***检测信号产生第一信号作为第一增益值，并操作第一增益控制检测信号以及径向方向的中心检测信号来提供径向方向的中心和***检测信号，以及在切线方向的***部分中的径向方向的中心和***检测信号，该校正单元还用于通过增益控制作为第一增益值的在切线方向的***部分中的径向方向的***检测信号和通过增益控制由操作第二增益控制检测信号值和在切线方向的***部分中的径向方向的中心检测信号而产生第二信号，作为第二增僧值，以及操作第一和第二信号来产生串音和|S|已经得到校正的信号。

本发明还提供了一种方法，用于减小光盘的记录/再现装置中的|S|，这种方法包括有检测步骤，这是通过对从光盘反射的光信号进行分割，以便分割光盘的切线方向中的中心和***部分，并控制***检测信号的增益值以及操作增益控制***检测信号和中心检测信号来提供其中|S|已得到校正的信号，从而实现的。在这种情况下，增益值被调整为使由相邻标记所引起的|S|最小。

另外，本发明还提供了一种方法，用于减小光盘的记录/再现装置中的|S|，该方法包括检测步骤，这是通过将从光盘反射的光信号分为光盘的径向方向中的中心和***部分，以及切线方向的***部分中的在径向方向上的中心和***部分，并通过控制由检测器所检测到的径向方向的***检测信号而产生第一信号，作为第一增益值，以便操作增益控制的检测信号和径向方向的中心检测信号，通过控制作为第一增益值的切线方向的***部分中的径向方向的***检测信号，并通过增益控制操作切线方向的***部分中的径向方向的增益控制检测信号以及切线方向的***部分中的径向方向的中心检测信号的一个值来产生第二信号，作为第二增益值，并操作所述第一和第二信号来提供一个其中的串音和|S|都得到校正的信号。在这种情况下，第一增益值被调整为使相邻轨迹所引起的串音最小，第二增益值被调整为使相邻标记所引起的|S|最小。

通过参照以下附图而进行的对本发明最佳实施例的详细描述，将会使本发明的上述目的和优点变得更加清楚：

图1是传统的余弦量化器的一个框图；

图2A和2B是这样一些图，它用相邻标记显示了再现信号的再现位置，并显示了图1所示的量化器的输出信号；

图3是依据本发明的一个最佳实施例的用于减小符号间干扰(|S|)的一个设备的电路图；

图4是一张图，它显示了盘的切线方向以及光检测器，以帮助人们理解本发明；

图5是一张图，它显示了所有图3所示的光检测器所检测到的再现信号；

图6是一张图，它显示了来自一个加法器的其中的|S|已得到校正的一个信号s1+ξ(s2+s3)，以及光检测器的检测信号s1+s2+s3；

图7是一张图，它显示了依据图3所示的|S|校正的增益系数ξ的抖动值；

图8是一张图，它显示了未受到量化的信号s1+s2+s3的眼图，以帮助人们理解本发明；

图9是一张图，它显示了受到量化的信号s1+s2+s3的眼图，以帮助人们理解本发明；

图10是一张图，它显示了当ξ＝3时，来自图3所示的加法器的输出信号s1+3(s2+s3)的眼图；

图11是一张电路图，用于依据本发明另一个最佳实施例的|S|和串音降低设备；

图12是一张图，它显示了当存在串音时，在光接收单元中使用的全息图的结构；

图13A和13B中的每一个都显示了当存在串音时，依据|S|校正增益系数ξ和串音校正增益系数κ的抖动值；

图14是一张图，它显示了对于光检测器的径向方向的未受到量化的一个检测信号rin+rout1+rout2的眼图，以便理解本发明；

图15是一张图，它显示了对于光检测器的径向方向的受到量化的一个检测信号rin+rout1+rout2的眼图，以便理解本发明；以及

图16是一张图，它显示了当ξ＝4，κ＝9时，来自图11所示的第三加法器的一个输出信号rin+9(rout1+rout2)+4(tin+9tout)的眼图。

起初，在使用激光束的焦点和物镜向一张光盘记录任意信息，或再现所记录信息的光盘记录/再现装置中，记录容量是由聚焦束斑大小D确定的，D依次是由激光束的波长λ以及物镜的数值孔径(NA)如下确定的：

D∝λ/NA                     …(4)

由于焦点大小被确定了，那么假定记录在盘上的标记的最短长度为P_L，需要确定最短标记长度，从而使标记之间的干扰不会影响再现信号。 $P_L\≥\frac{1}{2}\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{NA}}...\left(5\right)$

换言之，当满足上述公式(5)中的条件时，可以减小|S|。在使用具有780nm的激光光源以及0.45的NA的物镜的激光唱盘(CD)的情况下，最短标记具有0.83μm的长度，该长度接近公式(5)中的条件即P_L＝0.87μm。但是，在数字通用盘(DVD)的情况下，最短标记具有0.4μm的长度，该长度与公式(5)中的P_L＝0.87μm的条件相去甚远。另外，在适用于实现大于15千兆字节(GB)容量的高密度数字通用盘(HD-DVD)中，最短标记长度要比公式(5)中的条件短得多。这样，在这种情况下，由相邻轨迹引起的串音以及相邻标记之间的干扰将会增加。

作为用来减少这类|S|和/或串音的解决方法的一个例子，本发明建议对从具有多分割结构(multiple-division structure)的一个光检测器而不是使用已存在的波形量化器所输出的一个信号进行适当操作，以使|S|在光学上最小。这意味着本发明中的光拾取器的基本结构与传统光拾取器的相同，但其用于检测由盘上反射的光的光检测器的结构与一般的不同。这样，光检测器可以以这样一种方式执行操作，该方式能使由相邻标记间的干扰以及/或串音所产生的|S|最小。

在显示了依据本发明的一个最佳实施例的用于|S|减小设备的一个电路图的图3中，光检测器102被分为在盘切线方向的中心以及***部分。这个光检测器102包括用于接收入射光的中心部分的第一光接收单元以及位于第一光接收单元的至少一侧的用于接收入射光的***部分的第二光接收单元，第二光接收单元与第一光接收单元无关。在这种情况下，第一光接收单元具有预定的大小，以便包括在大约10-90％的入射光范围内的一个中心部分。

光检测器102中的每一个都检测中心部分的检测信号s1的***部分的检测信号s2和s3。之后，在增益控制器104用|S|校正系数ξ乘以***部分的两个检测信号s2和s3，以便放大或衰减***检测信号之后，加法器106将中心部分的检测信号s1和***部分的增益控制检测信号相加，而得到一个经|S|校正的信号C。举个例子，增益控制器104可被用作乘法器。另外，可以用校正用于从光检测器输出的检测信号的|S|的一个校正单元来表示增益控制器104和加法器106。

例如，如果信号的再现是如图4所示沿着盘的中间轨迹而进行的，则发生由相邻标记而引起的|S|。在按盘的切线方向被分为三个部分的光检测器102中，可以发现***部分的检测信号s2能在时间上超前于中心部分的检测信号s1，而***部分的检测信号s3却滞后于中心部分的检测信号s1。换言之，假定从加法器106输出的其中已消除了|S|的校正信号为C，则计算如下：

C＝s1+ξ·(s2+s3)               …(6)

图6显示出，与没有***部分的检测信号s2和s3的增益控制的光检测器所输出的检测信号(s1+s2+s3)相比，已消除|S|的校正信号C(s1+ξ·(s2+s3))的调制效率得到了改善。图7是一张图，它显示了对于|S|校正增益系数ξ的抖动值，其中中心光接收单元的宽度为聚焦到光检测器102上的点直径的2/3。例如，当ξ＝3时，抖动值为9.09％，在这种情况下的眼图显示在图10中。为辅助理解本发明，图8显示了当使用具有410nm波长的光源和具有0.6的NA的物镜再现具有轨迹间距t_p为0.47μm和最短标记长度P_L为0.25μm的一张盘时，检测信号s1+s2+s3的眼图，该检测信号是从光检测器输出的，并且未受到已存在的量化器的量化，也没有对***部分的检测信号s2和s3进行增益控制。图9显示了受已存在量化器的量化的信号s1+s2+s3的眼图，而图10显示了由图3所示的未使用传统量化器的加法器106提供的|S|校正信号s1+3s(s2+s3)的眼图，该信号在ξ＝3时，具有9.09％的抖动值。

图8中，在对信号s1+s2+s3量化前的数据对数据的抖动值为18.78％，在这种情况下|S|很大。在图9中，由已存在的量化器执行了量化的信号s1+s2+s3的抖动值被降低到8.47％，而图10显示了一个信号的抖动值被降低到9.09％，在该信号中使用依据本发明的多分割光检测器来校正|S|。因此可以发现，依据本发明，使用了已存在量化器时的抖动值几乎与未使用量化器时的相同。

参见图11，它是依据本发明的另一个最佳实施例的|S|以及/或串音减少设备的电路图，光检测器202具有用于校正串音以及|S|的结构，所述串音会在记录密度高于DVD时增加。作为例子，光检测器202包括：由rin表示的第一光接收单元，用于接收径向方向的中心部分的入射光；由rout1和rout2所表示的第二光接收单元，用于接收径向方向的***入射光；由tin所表示的第三光接收单元，用于接收切线方向的***部分中的径向方向的中心入射光；由tout所表示的第四光接收单元，用于接收切线方向的***部分中的径向方向的***入射光。

一个全息图被用作光接收单元，并且可被***到物镜的背面，该面有光束射出，其结构显示在图12中。在图11中所示的用于检测径向方向的中心和***入射光的下部光检测器202中，径向方向的中心部分的宽度被设置为穿过图12所示的全息图而聚焦在零阶上的光点直径的1/3。在图11所示的用于检测切线方向的***入射光的上部光检测器202中，切线和径向方向的中心部分的宽度被分别设置为发射光束的2/3和1/3。在这种情况下，光检测器202检测由图12所示的全息图衍射到一阶的一个信号。

同时，第一增益控制器204通过将径向方向的检测信号的和(rout1+rout2)乘以串音增益校正系数κ，并将该结果提供给加法器206，从而控制增益。第一加法器206将径向方向的中心检测信号rin的和与径向方向的增益控制***检测信号相加，以便将该结果(rin+κ·(rout1+rout2))提供给第三加法器214。第二增益控制器208将切线方向的***部分中的径向方向的***检测信号tout乘以串音校正增益系数κ，并将该结果提供给第二加法器210。第二加法器210将切线方向的***部分中的径向中心检测信号tin与切线方向的***部分中的径向方向的增益控制***检测信号κ·(rout)相加。第三增益控制器212将相加结果乘以|S|校正增益系数ξ。第三增益控制器212还向第三加法器214提供该乘法结果(ξ·(tin+κ·(tout))。第三加法器214将第三增益控制器212的输出信号与第一加法器206的输出信号相加，从而提供了一个信号，该信号中被消除了串音及|S|信号。假定由第三加法器214所提供的串音和|S|都得到校正的一个信号为C，则C计算如下：

C＝{rin+κ·(rout1+rout2)}+ξ·{tin+κ·tout}    …(7)其中κ和ξ分别是消除串音和|S|的增益系数。

图13A和13B是这样一些图，它们分别以三维方式和两维方式显示了对于|S|校正增益系数ξ以及串音校正增益系数κ的抖动值。举个例子，当ξ＝4且κ＝9时，抖动值为10.71％，图16显示了这种情况下的眼图。

为辅助理解本发明，图14显示了当使用410nm波长的光源以及NA为0.6的物镜来再现具有0.37μm的轨迹间距t_p以及0.25μm的最短标记长度P_L的一张盘时，所模拟的径向方向的中心和***检测信号的和信号rin+rout1+rout2的眼图。在这种情况下，数据对数据的抖动值为27.07％，且存在大量的串音和|S|。当使用传统的3tab量化器对信号rin+rout1+rout2进行量化时，如图15所示，抖动值为16.29％，这表明串音的影响依然存在。但是，依据本发明，如图16所示，当用多分割光检测器所检测出的一个再现信号受到增益控制而不是受到量化器的量化时，也可以看到抖动值减小到10.71％。

除了象图3和11中所示的分别在切线方向和/或径向方向上检测多分割光检测器的中心和***部分之外，本发明也可包括这样一个例子，即如图3和11所示，使用象光栅这样的光学器件将入射光分为中心和***部分，以便将由光学器件所分离的每一个光束提供给若干光检测器，用于独立地对这些光束进行光电转换。

如前面所述，本发明采用了光检测器的多分割检测信号来替代使用已存在的波形量化器，这样，可以得到与使用波形量化器所得到的抖动值处于同一级别的抖动值。另外，在要求高密度记录的HD-DVD***中，即便在高密度记录引发相邻轨迹之间的串音或干扰的情况下，也可同时减小串音和|S|。

Claims (14)

1.减小光盘的记录/再现装置中的符号间干扰的一种设备，所述设备包括：

检测器，通过将从光盘反射出的光信号分为在光盘切线方向上的中心和***部分，从而提供中心和***检测信号；以及

校正单元，用于控制所述***检测信号的增益值，并操作增益控制***检测信号和所述中心检测信号，从而提供其符号间干扰得到校正的信号。

2.如权利要求1的所述设备，其中，所述检测器包括一个光检测器，该光检测器包括：用于接收入射光的中心部分的第一光接收单元；以及位于第一光接收单元的至少一侧，且用于接收入射光的所述***部分的第一光接收单元，第二光接收单元独立于第一光接收单元。

3.如权利要求2的所述设备，其中，第一光接收单元具有预定大小，以便在入射光的大约10-90％的范围内形成一个中心部分。

4.如权利要求1的所述设备，其中，所述检测器包括一个光学器件，用于直接透射入射光的中心部分，并以预定的角度衍射入射光的***部分，以便就光盘的切线方向来说，将入射光分为中心和***光，所述检测器还包括若干光检测器，用于独立地对所述光学器件分离出的每一束光进行光电转换。

5.如权利要求1的所述设备，其中，所述校正单元包括一个增益控制器，用于将所述***检测信号乘以使相邻标记间的干扰调整为最小的一个增益，所述校正单元还包括一个加法器，用于将增益控制器所提供的增益控制***检测信号和所述中心检测信号相加。

6.用于减小光盘的记录/再现装置中的串音和符号间干扰的一种设备，所述设备包括：

检测器，通过将从光盘反射出的光信号分为在光盘径向方向上的中心和***部分，以及在切线方向的***部分中的径向方向上的中心和***部分，从而提供径向方向的中心和***检测信号，以及切线方向的***部分中的径向方向的中心和***检测信号；以及

校正单元，用于通过增益控制径向方向的所述***检测信号而产生第一信号，作为第一增益值，以操作第一增益检测信号和径向方向的中心检测信号，通过增益控制作为第一增益值的切线方向的***部分中的径向方向的***检测信号，并通过增益控制用于操作第二增益控制检测信号和切线方向的***部分中的径向方向的中心检测信号的一个值，从而产生第二信号，作为第二增益值，并操作所述第一和第二信号来提供一个其中的串音和符号间干扰都得到校正的信号。

7.如权利要求6的所述设备，其中，所述检测器包括含有第一光接收单元、第二光接收单元、第三光接收单元和第四光接收单元的一个光检测器，第一光接收单元用于接收入射光的中心部分，第二光接收单元位于所述第一光接收单元的至少一侧，用于独立地接收来自第一光接收单元的所述入射光的***部分，第三光接收单元用于接收切线方向的***部分中的径向方向的中心入射光，第四光接收单元用于接收切线方向的外部部分中的径向方向的***入射光。

8.如权利要求7的所述设备，其中，所述第一光接收单元具有预定的大小，以便能在入射光的大约10-100％的范围内形成一个中心部分。

9.如权利要求6的所述设备，其中，所述检测器包括一个光学器件，用于直接透射入射光的中心部分，并以预定角度衍射所述入射光的***部分，以便将入射光分为相对于光盘径向方向的中心和***部分的光，以及在切线方向的***部分中的径向方向的中心和***光，所述检测器还包括若干光检测器，用于独立地对光学器件所分离出的每一束光进行光电转换。

10.如权利要求9的所述设备，其中，所述校正单元包括：

第一增益控制器，用于将径向方向的***检测信号乘以使串音调整为最小的第一增益，以便提供第一增益控制检测信号；

第一加法器，用于将第一增益控制信号和径向方向的中心检测信号相加，以提供第一信号；

第二增益控制器，用于将切线方向的***部分中的径向方向的中心检测信号乘以所述第一增益值，以提供所述第二增益控制检测信号；

第二加法器，用于将所述第二增益控制检测信号与切线方向的***部分中的径向方向的***检测信号相加；

第三增益控制器，用于将所述第二加法器的结果乘以使符号间干扰调整为最小的第二增益值，以提供第二信号；以及

第三加法器，用于将所述第一和第二信号相加，以提供其中串音和符号间干扰已得到校正的一个信号。

11.用于减小光盘的记录/再现装置中的符号间干扰的一种方法，所述方法包括以下步骤：

(a)通过对从光盘反射来的光信号进行分离，以分离光盘的切线方向中的中心和***部分，从而提供了中心和***检测信号，来执行检测；以及

(b)控制所述***检测信号的增益值，操作增益控制***检测信号和中心检测信号来提供其符号间干扰得到校正的一个信号，

其中所述增益值被调整为使相邻标记所引发的符号间干扰最小。

12.如权利要求11的所述方法，其中，所述步骤(b)包括以下步骤：

(b1)将所述***检测信号乘以使相邻标记间的干扰调整为最小的一个增益以提供增益控制***检测信号；和

(b2)将所述增益控制***检测信号与所述中心检测信号相加。

13.减小光盘的记录/再现装置中的串音和符号间干扰的一种方法，所述方法包括以下步骤：

(a)通过将从光盘反射出的光信号分为光盘的径向方向中的中心和***部分，以及切线方向的***部分中的径向方向的中心和***部分，而提供了径向方向的中心和***检测信号，以及切线方向的***部分中的径向方向的中心和***检测信号，从而执行检测；以及

(b)通过控制所述径向方向的***检测信号而产生第一信号作为第一增益值，以操作增益控制检测信号和所述径向方向的中心检测信号，通过控制作为第一增益值的切线方向的***部分中的径向方向的***检测信号，并通过增益控制用于操作切线方向的***部分中的径向方向的增益控制检测信号以及切线方向的***部分中的径向方向的中心检测信号的一个值，从而产生第二信号，作为第二增益值，并操作所述第一和第二信号来提供其中的串音和符号间干扰都得到校正的信号。

其中，第一增益值被调整为使由相邻轨迹引起的串音最小化，并且第二增益值被调整为使由相邻标记引起的符号间干扰最小化。

14.如权利要求13的所述方法，其中，所述步骤(b)包括以下步骤：

(b1)将所述径向方向的***检测信号乘以使串音调整为最小的第一增益值，以提供第一增益控制检测信号；

(b2)将第一增益控制检测信号与径向方向的中心检测信号相加而提供第一信号；

(b3)将切线方向的***部分中的径向方向的中心检测信号乘以所述第一增益值，从而提供第二增益控制信号；

(b4)将所述第二增益控制信号与切线方向的***部分中的***检测信号相加，从而提供相加结果；

(b5)将所述相加结果乘以使符号间干扰调整为最小的第二增益值，从而提供第二信号；以及

(b6)将所述第一和所述第二信号彼此相加。

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