專利名稱：光盤媒體以及光盤記錄/重放設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光盤媒體，例如，光盤(CD)，數(shù)字視盤(DVD)等，以及用于記錄數(shù)字信息到光盤媒體和從光盤媒體中重放數(shù)字信息的光盤記錄/重放設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在CD和DVD為代表的常規(guī)光盤中，信息記錄是通過在媒體上制成光可檢測的凹坑或標(biāo)記，而信息重放是利用光學(xué)裝置檢測這些凹坑或標(biāo)記。
光拾取器把常規(guī)光盤上記錄的凹坑或標(biāo)記讀出成電信號，判斷電路將凹坑或標(biāo)記的波形判斷為二進(jìn)制信息1或0，然后輸出其結(jié)果。
具體地說，光拾取器檢測稱之為“眼圖”的重復(fù)波形，然后把該波形與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，把它解碼成二進(jìn)制信息，以及恢復(fù)成原始的數(shù)字信息。
在這種常規(guī)的重放方法中，可檢測信號的細(xì)度(空間頻率)上限是由重放中使用的激光束波長和物鏡的數(shù)值孔徑(NA)所確定。
具體地說，隨著記錄的信號變得很精細(xì)，重放信號的幅度就減??；而在達(dá)到空間頻率的上限時，則完全不能檢測到記錄的信號。一般稱空間頻率特性的這種變化為MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))。
作為一個例子，圖11表示DVD使用的光拾取器的MTF特性。圖11中的縱坐標(biāo)軸表示重放信號的幅度(增益)，而橫坐標(biāo)軸表示空間頻率。
從圖11中清楚地看出，在DVD的情況下，可以檢測到的最高空間頻率約為1700線/mm。
在常規(guī)的光盤記錄方法中，上述MTF的上限值限制了光盤上可讀出的細(xì)度。所以，光盤的記錄密度是固定的。
因此，在許多情況下，目前建議的光盤高密度記錄方法提高了MTF的這種限制。具體地說，目前建議的光盤高密度記錄方法還縮短了激光波長或增大了NA。
由此看來，還可能再提高M(jìn)TF的頻率限制，因而增大記錄密度。
然而，激光波長的極限約為400nm，當(dāng)激光波長小于這個極限時，光不能穿透塑料基底。
此外，增大NA要求減小光盤表面與物鏡之間的距離。當(dāng)光盤表面上有灰塵等雜物時，數(shù)據(jù)讀出就變得不可靠。
還建議利用多級記錄，多級記錄是將信息記錄成多個等級，而不是記錄成二進(jìn)制值1或0。
例如，在Japanese Patent Laid-Open No.sho 61-94244中，根據(jù)信息內(nèi)容，利用不同數(shù)目的光束照射有記錄層的記錄媒體上相同光斑，記錄層中的空洞是由光照射形成的，可以增大記錄容量，因此形成不同深度的空洞，從而記錄多級信息。
就是說，通過改變加到相同斑點(diǎn)上的光束斑數(shù)目，從而逐級地改變空洞的深度，本發(fā)明可以實現(xiàn)多級記錄。
Japanese Patent Laid-Open No.Hei 2-31329中公開的信息記錄設(shè)備調(diào)制光束功率到多個等級，使相變記錄媒體相變到多個狀態(tài)，從而把信息記錄成多狀態(tài)或多等級信號。
在Japanese Patent Laid-Open No.Hei 4-38088中，通過改變金屬絡(luò)合物中的配位環(huán)境，從而記錄多級信息。在八面體配位作為典型例子的情況下，利用高達(dá)6個變化，本發(fā)明可以實現(xiàn)高達(dá)6個等級的多級記錄。
然而，當(dāng)應(yīng)用上述的多級記錄(多狀態(tài)記錄)時，需要提高媒體的信噪比(SNR)。
此外，在多級記錄中不能消除記錄信號的直流分量。所以，眾所周知，在升高或降低重放信號的總體電平時，該信號被解碼成不同于原始信息的信息，從而使誤差率大幅度地惡化。
圖11所示的MTF是以橫坐標(biāo)軸作為頻率。處理電信號中使用的頻率總是取正值。
然而，光分辨率可以有正空間頻率和負(fù)空間頻率。具體地說，如圖12所示，實際上存在正空間頻率區(qū)和負(fù)空間頻率區(qū)。在光衍射中描述正空間頻率區(qū)和負(fù)空間頻率區(qū)，正空間頻率區(qū)和負(fù)空間頻率區(qū)分別對應(yīng)于關(guān)于光盤旋轉(zhuǎn)的正向衍射光和反向衍射光。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種光盤媒體以及用于光盤記錄/重放的設(shè)備和方法，將圖11所示的MTF分割成正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，并利用這個正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，可以使可用的頻率區(qū)有效地增加1倍，從而可以提高記錄密度。
就是說，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，以及在幾乎不改變目前使用的光拾取器和光盤制造技術(shù)的條件下，本發(fā)明可以可以增大記錄密度。此外，與多級記錄方法比較，本發(fā)明可以實現(xiàn)較低SNR的高密度記錄。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)以上的目的，按照本發(fā)明，提供一種記錄數(shù)字信息的光盤媒體，光盤媒體上形成同心圓或螺旋形的軌道，該光盤媒體的特征是，數(shù)字信息分別記錄成沿軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束和沿軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束的獨(dú)立信號。
所以，該光盤媒體擴(kuò)大有效的頻率區(qū)，與常規(guī)方法比較，可以實現(xiàn)較高密度的記錄。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)高記錄密度的媒體。
此外，按照本發(fā)明，提供一種用于讀出數(shù)字信息的光盤重放設(shè)備，數(shù)字信息記錄到有同心圓或螺旋形軌道的光盤媒體上，該同心圓或螺旋形軌道是利用光學(xué)裝置聚焦激光束到光盤媒體上形成的，然后用所述激光束作為重放光斑照射光盤媒體，并檢測重放光斑被光盤媒體反射或衍射得到的激光束，該光盤重放設(shè)備的特征是，包括第一解碼裝置，用于從沿軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束中解碼部分的數(shù)字信息；和第二解碼裝置，用于從沿軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束中解碼部分的數(shù)字信息。
所以，通過把有效頻率區(qū)擴(kuò)大成正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤重放設(shè)備可以重放完成高密度記錄的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發(fā)明，提供一種用于讀出數(shù)字信息的光盤重放方法，數(shù)字信息記錄到有同心圓或螺旋形軌道的光盤媒體上，該同心圓或螺旋形軌道是利用光學(xué)裝置聚焦激光束到光盤媒體上形成的，然后用所述激光束作為重放光斑照射光盤媒體，并檢測重放光斑被光盤媒體反射或衍射得到的激光束，該光盤重放方法的特征是，包括以下步驟從沿軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束中解碼一部分?jǐn)?shù)字信息；和從沿軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束中解碼另一部分?jǐn)?shù)字信息。
所以，通過把有效頻率區(qū)擴(kuò)大成正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤重放方法可以重放完成高密度記錄的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發(fā)明，提供一種光盤記錄設(shè)備，用于利用光學(xué)裝置聚焦激光束到圓盤狀的光盤媒體上，并用所述激光束照射光盤媒體，從而記錄數(shù)字信息到同心圓或螺旋形的軌道，該光盤記錄設(shè)備的特征是，包括復(fù)調(diào)制裝置，把數(shù)字信息成分割成正頻分量和負(fù)頻分量，從而產(chǎn)生復(fù)調(diào)制信號；和激光調(diào)制裝置，基于復(fù)調(diào)制信號，調(diào)制激光束。
所以，獨(dú)立地利用正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤記錄設(shè)備可以有效地擴(kuò)大頻率區(qū)，從而提供一種允許高密度記錄和重放的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)比常規(guī)方法高很多的記錄密度。
此外，按照本發(fā)明，提供一種光盤記錄方法，用于利用光學(xué)裝置聚焦激光束到圓盤狀的光盤媒體上，使激光束照射光盤媒體，從而記錄數(shù)字信息到同心圓或螺旋形的軌道，并用所述光盤記錄方法的特征是，包括以下步驟把數(shù)字信息分割成至少兩份；按照兩份分割的數(shù)字信息改變正頻分量和負(fù)頻分量，從而產(chǎn)生復(fù)調(diào)制信號；和基于復(fù)調(diào)制信號調(diào)制激光束，從而記錄數(shù)字信息到光盤媒體。
所以，獨(dú)立地利用正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤記錄方法可以有效地擴(kuò)大頻率區(qū)，從而提供一種允許高密度記錄和重放的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)比常規(guī)方法高很多的記錄密度。


圖1是按照本發(fā)明一個實施例用于制作光盤的光盤記錄設(shè)備的通用配置方框圖。
圖2是用于解釋按照本發(fā)明一個實施例的光盤和光盤的信號記錄面狀態(tài)的示意圖。
圖3是圖1所示光盤記錄設(shè)備中一個復(fù)調(diào)制電路配置例子的方框圖。
圖4A，4B，4C和4D是用于解釋圖3所示復(fù)調(diào)制電路中信號頻譜的示意圖。
圖5是圖1所示光盤記錄設(shè)備中一個簡單的矢量量化電路配置例子的方框圖。
圖6是用于重放按照本發(fā)明一個實施例光盤的光盤重放設(shè)備的通用配置方框圖。
圖7是用于解釋圖6所示光盤重放設(shè)備中光拾取器形成的光斑與光盤上記錄的溝槽和檢測器的相對位置圖。
圖8是用于解釋圖7所示檢測器A輸出與檢測器D輸出相加得到正頻率信號NHF信號的頻率特性曲線圖。
圖9是用于解釋圖7所示檢測器B輸出與檢測器C輸出相加得到負(fù)頻率信號NHF信號的頻率特性曲線圖。
圖10是圖6中所示光盤重放設(shè)備中一個解碼電路配置例子的方框圖。
圖11是用于解釋常規(guī)光盤中一個空間頻率特性(MTF)例子的曲線圖。
圖12是用于解釋一個光空間頻率特性(MTF)例子的曲線圖。
具體實施例方式
以下描述按照本發(fā)明實施例的光盤媒體以及光盤記錄/重放裝置和方法。
應(yīng)當(dāng)注意，雖然以下描述的實施例是本發(fā)明優(yōu)選的具體例子，并設(shè)定各種技術(shù)上優(yōu)選的限制，但是，除非描述本發(fā)明具體限制的效果，本發(fā)明的范圍不受以下描述這些模式的限制。
圖1是按照本發(fā)明一個實施例的光盤記錄設(shè)備1的方框圖。
光盤記錄設(shè)備1使原盤17曝光，從而記錄從信息源10A輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA，與此同時，記錄從信息源10B輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB到相同的原盤17上。
此時，利用正頻率區(qū)主要記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA，而利用負(fù)頻率區(qū)主要記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB。
因此，獨(dú)立地利用正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，這個實施例可以比常規(guī)方法實現(xiàn)較高的記錄密度，而常規(guī)的方法并不區(qū)分正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)。
在光盤制造過程中，記錄了信息源10A和10B信息的原盤17被顯影。其次，顯影的原盤17接受電鍍處理以制成母盤，然后，利用母盤制成壓模。
此外，在光盤制造過程中，利用制成的壓模制造圓盤狀基板，并在圓盤狀基板上形成反射膜和保護(hù)膜，從而制成圖2所示的光盤媒體2(以下簡單地稱之為光盤)。
以下，描述光盤記錄設(shè)備1中的各個部件。
光盤記錄設(shè)備1中的主軸電機(jī)18旋轉(zhuǎn)驅(qū)動原盤17，并從其底部保持的FS信號發(fā)生電路中輸出FG信號，F(xiàn)G信號的信號電平是在每個預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度下增大。
主軸伺服電路19驅(qū)動主軸電機(jī)18，因此，根據(jù)原盤17的曝光位置，F(xiàn)G信號的頻率變成預(yù)定的頻率，從而使原盤17以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
記錄激光器15是由氣體激光器或其他激光器構(gòu)成，并發(fā)射用于原盤曝光的激光束L0。光調(diào)制器14A是由電聲光調(diào)制元件構(gòu)成的AOM(聲光調(diào)制器)。按照同步模式發(fā)生電路13輸出的同步信號SY，光調(diào)制器14A接通和關(guān)斷激光束L0，從而插入同步模式。
插入同步模式的激光束L1輸入到光調(diào)制器14B。與光調(diào)制器14A一樣，光調(diào)制器14B也是由AOM構(gòu)成。按照強(qiáng)度調(diào)制信號SZ，光調(diào)制器14B調(diào)制激光束L1的強(qiáng)度，并輸出激光束L2。
這個激光束L2的光程被反射鏡24彎折。然后，激光束L2傳向原盤17，并被物鏡25聚焦到原盤17上。
借助于圖中未畫出的滑動機(jī)構(gòu)，反射鏡24和物鏡25沿著原盤17的外圓周方向并與原盤17的旋轉(zhuǎn)同步順序運(yùn)動。因此，反射鏡24和物鏡25沿著原盤17的外圓周方向順序移動原盤17的曝光位置到激光束L2。
利用上述的配置，在原盤17處在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的狀態(tài)下，通過移動反射鏡24和物鏡25，光盤記錄設(shè)備1制成螺旋狀的坑列(pit train)和溝槽?？恿惺怯涗浀耐叫盘朣Y。溝槽是按照強(qiáng)度調(diào)制信號SZ的激光功率下完成的曝光。
其結(jié)果是，溝槽記錄到原盤17上，溝槽的深度隨激光束L2的強(qiáng)度而變化。此外，同步模式(synchronizing pattern)被周期性插入作為抗列。
圖2是用于解釋本實施例中制成光盤2的狀態(tài)示意圖。
圖2(A)表示光盤2的整體，光盤2的信號記錄面上形成螺旋形或同心圓的軌道。圖2(B)表示兩個軌道的部分放大圖。
在這個例子中，如圖2(B)所示，利用同步信號SY使同步模式作為坑列211，212，213，221，222，和223記錄到光盤2上。這些坑列用于檢測同步，讀出地址信息，以及以下描述的時鐘重放。
軌道210上記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB記錄成溝槽214的深度變化。
類似地，軌道220上記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB記錄成溝槽224的深度變化。
為了解釋這種狀態(tài)，圖2(C)表示軌道220剖面形狀的示意圖。如圖2(C)所示，在軌道220上的溝槽224區(qū)域中形成均勻?qū)挾鹊臏喜?，而溝槽的深度是按照g(x)變化的，從而記錄了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB。
溝槽深度g(x)的變化是按照加到原盤17上激光強(qiáng)度。就是說，溝槽深度g(x)的變化是按照強(qiáng)度調(diào)制信號SZ。
如上所述，在本實施例中，調(diào)制信號記錄成溝槽深度的變化。所以，基本上可以利用原有的常規(guī)原盤和壓模裝置用于高密度記錄。
在圖1中，誤差校正碼發(fā)生電路11A接收從信息源10A輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA，并在其上面添加誤差校正碼。然后，誤差校正碼發(fā)生電路11A使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB接受交叉處理，并輸出8比特數(shù)字信號SC。
類似地，誤差校正碼發(fā)生電路11B接收從信息源10B輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB，并在其上面添加誤差校正碼。然后，誤差校正碼發(fā)生電路11B使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA接受交叉處理，并輸出8比特數(shù)字信號SD。
通過添加誤差校正碼到互相重疊記錄的兩個信息源，即使盤上發(fā)生缺陷，仍可以讀出正確的信息。
定時發(fā)生器12產(chǎn)生各種時間基準(zhǔn)信號，用于控制與FS信號同步的整個光盤記錄設(shè)備1的定時，然后，把該信號提供給該設(shè)備的各個部分。
順便說一下，全部畫出所有這些信號會使該圖變得復(fù)雜化，因此，圖1中僅畫出BCLK信號和SLCT信號。
每當(dāng)比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路5A和5B輸出數(shù)字信號時，BCLK信號是從邏輯0變化到邏輯1的時鐘信號。
通過檢測BCLK信號的變化，可以檢測新數(shù)據(jù)輸入到復(fù)調(diào)制電路4。
每當(dāng)與原盤17旋轉(zhuǎn)同步的預(yù)定時間數(shù)據(jù)記錄到原盤17上時，SLCT信號是從邏輯0變化到邏輯1的信號。
按照SLCT信號的變化，由于同步模式發(fā)生電路13周期性產(chǎn)生的同步信號SY，光調(diào)制器14A使激光L0接受on-off調(diào)制，并輸出激光L1。
同步模式發(fā)生電路13產(chǎn)生重放時需要的同步模式，地址信息，接入時所需的伺服信息等。
周期性插入這種同步模式是與原盤17的旋轉(zhuǎn)同步。因此，利用簡單方法制成的原盤可以得到重放信號的同步，而利用地址信息等可以得到目標(biāo)軌道的信息。
比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路5A轉(zhuǎn)換從誤差校正碼發(fā)生電路11A提供的8比特數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SC的單位比特數(shù)，然后，提供2比特數(shù)據(jù)b3和b2給復(fù)調(diào)制電路4。
比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路5B的配置與比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路5A的配置完全相同。比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路5B把從誤差校正碼發(fā)生電路11B得到8比特單位的數(shù)字信息SD轉(zhuǎn)換成2比特單位的比特數(shù)據(jù)b0和b1，然后，輸出比特數(shù)據(jù)b0和b1。
按照比特數(shù)據(jù)b0，b1，…，和b3，復(fù)調(diào)制電路4產(chǎn)生復(fù)調(diào)制信號SX。
復(fù)調(diào)制信號SX包括實部信號(SXr)和虛部信號(Sxi)。然而，不可能直接記錄這種復(fù)數(shù)信息到光盤上。
因此，在這個例子中，矢量量化電路7從復(fù)調(diào)制信號SX中提取相位信息，從而把復(fù)調(diào)制信號SX轉(zhuǎn)換成沒有虛部的強(qiáng)度調(diào)制信號SZ。
按照強(qiáng)度調(diào)制信號SZ，光調(diào)制器14B調(diào)制激光L1的強(qiáng)度，并記錄激光L2到原盤17上。
就是說，形成的溝槽深度g(x)的變化是按照激光L2的變化，從而記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB。
圖3是復(fù)調(diào)制電路4的配置方框圖。
在這個圖中，在預(yù)定的時間間隔T內(nèi)，輸入到復(fù)調(diào)制電路4的數(shù)字信號b0，b1，…，和b3輸入到二進(jìn)制電路40A至40D，用于轉(zhuǎn)換成信號電平為(+1，-1)的二進(jìn)制信號。其次，低通濾波器45A至45D提供限帶二進(jìn)制波信號(Vx，Vy，Wx，和Wy)，其頻帶限制到預(yù)定的頻帶Fb。
在此情況下，選擇這樣的低通濾波器45A至45D特性，它不增加符號間干擾。例如，作為這種低通濾波器的特性，升余弦波特性是眾所周知的。
圖4A表示這種限帶二進(jìn)制波信號(Vx，Vy，Wx，和Wy)的頻譜示意圖。從圖4A中清楚地看出，限帶二進(jìn)制波信號(Vx，Vy，Wx，和Wy)是在(-Fb至+Fb)的頻率區(qū)內(nèi)限帶的。
圖3中的載波發(fā)生電路42是利用晶體振蕩器電路構(gòu)成。載波發(fā)生電路42產(chǎn)生頻率為f0的載波信號，然后，該載波信號提供給+45°相移電路43B和-45°相移電路43A。
以下的公式(1)和(2)表示從+45°相移電路43B得到的載波信號S1和從-45°相移電路43A得到的載波信號S0S1＝A·cos(2π·f0·t (1)S0＝A·sin(2π·f0·t) (2)其中A代表常數(shù)，而t代表時間。
載波發(fā)生電路42的振蕩頻率f0設(shè)置成滿足以下的公式(3)f0＞Fb (3)從+45°相移電路43B得到的載波信號S1和從-45°相移電路43A得到的載波信號S0輸入到乘法器電路44A至44H。
每個乘法器電路44A至44H計算載波信號S1或S0與限帶二進(jìn)制波信號(Vx，Vy，Wx，和Wy)的乘積，然后輸出這個結(jié)果。
極性反轉(zhuǎn)電路48A和48B反轉(zhuǎn)相移電路43A輸出的極性，然后，分別提供給乘法器電路44B和44G。
加法器電路47A至47F把乘法器電路44A至44H的輸出進(jìn)行相加。
由于以上結(jié)果，以下的公式(4)和(5)表示加法器電路47A的輸出信號(Vi)和加法器電路47B的輸出信號(Vr)Vi＝-A·Vx·sin(2π·f0·t)+A·Vy·cos(2π·f0·t)(4)Vr＝A·Vx·cos(2π·f0·t)+A·Vy·sin(2π·f0·t) (5)考慮這兩個信號(Vr和Vi)分別作為復(fù)信號V的實部和虛部，利用復(fù)數(shù)表示可以把公式(4)和(5)重新寫成以下的公式(6)V＝A·Vx·Exp(-j·2π·f0·t)+A·jVy·Exp(-j·2π·f0·t)(6)其中j代表虛數(shù)。
公式(6)指出，復(fù)信號V是把Vx和Vy的頻率分量頻移-f0得到的結(jié)果。
圖4B表示這種復(fù)信號V的頻譜示意圖。從圖4B中清楚地看出，復(fù)信號V僅出現(xiàn)在負(fù)頻率區(qū)。
類似地，以下的公式(7)和(8)表示加法器電路47C的輸出信號(Wr)和加法器電路47D的輸出信號(Wi)Wi＝A·Wx·sin(2π·f0·t)+A·Wy·cos(2π·f0·t)(7)Wr＝A·Wx·cos(2π·f0·t)-A·Wy·sin(2π·f0·t)(8)考慮這兩個信號(Wr和Wi)分別作為復(fù)信號W的實部和虛部，利用復(fù)數(shù)表示可以把公式(7)和(8)重新寫成以下的公式(9)W＝A·Wx·Exp(+j·2πf0·t)+A·jWy·Exp(+j·2π·f0·t) (9)公式(9)指出，復(fù)信號W是把Wx和Wy的頻率分量頻移+f0得到的結(jié)果。圖4C表示這種復(fù)信號W的頻譜示意圖。從圖4C中清楚地看出，復(fù)信號W僅出現(xiàn)在正頻率區(qū)。
其次，加法器電路47E把加法器電路47C的輸出(Wr)與加法器電路47B的輸出(Vr)進(jìn)行相加，并輸出其結(jié)果。就是說，加法器電路47E把復(fù)信號W的實部與復(fù)信號V的實部進(jìn)行相加，并輸出其結(jié)果SXr。
類似地，加法器電路47F把加法器電路47D的輸出(Wi)與加法器電路47A的輸出(Vi)進(jìn)行相加，并輸出其結(jié)果。就是說，加法器電路47F把復(fù)信號W的虛部與復(fù)信號V的虛部進(jìn)行相加，并輸出其結(jié)果SXi。
考慮(SXr和Sxi)分別作為復(fù)調(diào)制信號SX的實部和虛部，利用以下的公式(10)表示復(fù)調(diào)制信號SXSX＝W+V (10)圖4D表示這種復(fù)調(diào)制信號SX的頻譜示意圖。從圖4D中清楚地看出，復(fù)調(diào)制信號SX在正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)都有頻率分量。2比特數(shù)字信號(b3和b2)記錄在正頻率區(qū)，而2比特數(shù)字信號(b1和b0)記錄在負(fù)頻率區(qū)。
利用分開的正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，這個實施例可以比常規(guī)方法實現(xiàn)較高的記錄密度。
然而，復(fù)調(diào)制信號SX不能按照原樣記錄在光盤上。因此，在這個例子中，矢量量化電路7把復(fù)調(diào)制信號SX簡化和轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制信號SZ，然后，把強(qiáng)度調(diào)制信號SZ記錄到原盤17上。
圖5是一個最簡單配置的矢量量化電路7例子的方框圖。在這個圖中，復(fù)調(diào)制信號SX的分量(SXr和Sxi)輸入到8比特AD轉(zhuǎn)換器71和72。
比特AD轉(zhuǎn)換器71把輸入信號轉(zhuǎn)換成8比特數(shù)字值，然后，輸出該8比特數(shù)字值作為只讀存儲器(ROM)73的地址信息。以下公式(11)表示的計算數(shù)據(jù)預(yù)先記錄在只讀存儲器73內(nèi)。
SZ＝128·arctan(SXi/SXr)÷π+128(11)其中arctan代表反正切函數(shù)。
具體地說，公式(11)的計算是檢測復(fù)調(diào)制信號SX的角分量，然后，輸出該復(fù)調(diào)制信號SX的角分量作為256個等級上的一個整數(shù)。由于復(fù)調(diào)制信號SX簡化成僅有角分量，當(dāng)重放這個例子中的光盤時，觀察到噪聲有些增大。然而，可以把噪聲控制到不影響恢復(fù)記錄信息的電平。
已經(jīng)研制了矢量量化的各種算法。在利用這種算法可以進(jìn)一步減小噪聲時，還可以穩(wěn)定重放，因此，它是一個優(yōu)選的算法。
此外，當(dāng)256個等級的量化是太大時，理論上可以減少到3個等級。
其次，從只讀存儲器73得到的8比特數(shù)字信號被DA轉(zhuǎn)換器74轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后，作為強(qiáng)度調(diào)制信號SZ提供給光調(diào)制器14B。
從矢量量化電路7得到的強(qiáng)度調(diào)制信號SZ被圖1所示光調(diào)制器14B轉(zhuǎn)換成激光束L2的強(qiáng)度變化，然后，記錄成原盤17中切割的溝槽深度g(x)。
此時，控制激光功率，使溝槽深度g(x)與強(qiáng)度調(diào)制信號SZ之間保持以下公式(12)所表示的關(guān)系式。
g(x)＝K·SZ (12)其中K值設(shè)置成以下公式(13)所表示的關(guān)系式K＝λ÷(n·256) (13)其中λ是讀出操作中使用的激光波長，而n是制成的光盤的折射率。
由于公式(12)和(13)得到滿足，則對應(yīng)于復(fù)調(diào)制信號SX相位角的相位變化給予讀出操作中使用的激光。
由于以上結(jié)果，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB記錄成原盤17上溝槽深度的變化。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA記錄在負(fù)頻率區(qū)，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SB記錄在正頻率區(qū)。
完成曝光記錄的原盤17被顯影，因此，溝槽部分呈現(xiàn)出凹陷的圖形。此外，使原盤17接受電鍍處理以制成母盤。
利用母盤制造壓模。在壓模上重復(fù)地注塑成型，從而可以制成批量的復(fù)制光盤2。
圖6是按照這個實施例的光盤重放設(shè)備的配置方框圖。
以下參照圖6描述用于重放光盤2的光盤重放設(shè)備3，上述兩種數(shù)字信息記錄成光盤2上溝槽深度的變化。
主軸電機(jī)131使圖6中的光盤2產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。伺服電路135控制主軸電機(jī)131，使主軸電機(jī)131以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
伺服電路135還控制光拾取器107，使光拾取器107完成預(yù)定的動作，例如，聚焦，跟蹤等。
從光拾取器107發(fā)射的激光束被光拾取器107內(nèi)的衍射光柵分割成三個光斑(光斑321至323)。這些光斑射到光盤2上，然后返回到光拾取器107。圖7表示這種狀態(tài)的示意圖。
光盤2反射的部分光束被輸出，作為光拾取器107內(nèi)多個檢測器的檢測信號A至H。檢測信號A至H輸入到矩陣計算器電路133。
矩陣計算器電路133是由運(yùn)算放大器構(gòu)成。矩陣計算器電路133計算檢測信號A至H中的一些信號，例如，HF信號，跟蹤誤差信號TK，聚焦誤差信號FS，正頻率信號PHF，和負(fù)頻率信號NHF。
圖7表示三個光斑(光斑321至323)在跟蹤時與光盤2中記錄的溝槽2A之間的相對位置。放置在遠(yuǎn)場中四個分開的檢測器(A，B，C和D)分配給中心光斑321。從光斑321得到的光束被分割成四個部分，然后，由它們各自的檢測器作檢測。
光斑322被分割成信號E和F，由兩個分開的檢測器作檢測。類似地，光斑323被分割成信號G和H，由兩個分開的檢測器作檢測。
從光斑322得到的E信號和F信號以及從光斑323得到的G信號和H信號輸入到矩陣計算器電路133。通過以下公式(14)對四個信號(E，F(xiàn)，G和H)完成的運(yùn)算，矩陣計算器電路133得到跟蹤誤差信號TK。
TK信號＝(E-F)+(H-G) (14)此外，矩陣計算器電路133完成以下公式(15)，(16)，(17)和(18)對來自四個分開檢測器中四個輸出(A，B，C和D)的運(yùn)算，這四個檢測器已檢測到光斑321。
HF信號＝A+B+C+D (15)FS信號＝A-B+C-D (16)PHF信號＝A+D (17)NHF信號＝B+C (18)FS信號是聚焦誤差信號，用于聚焦光拾取器107內(nèi)放置的物鏡。因此，F(xiàn)S信號提供給伺服電路135以實施控制，使穿過光拾取器107內(nèi)物鏡的光束始終聚焦到光盤2上。
HF信號保留記錄成凹坑的信息。因此，HF信號提供給地址解碼電路138，用于檢測地址信息，作為周期性插入的同步信號SY。
HF信號還提供給PLL電路134。PLL電路134是由鎖相環(huán)路構(gòu)成。PLL電路134從周期性插入的同步信號SY中恢復(fù)定時信息，例如，載波信號f0等，然后，提供載波信號f0等給解碼電路106A和106B。
正頻率信號PHF主要是沿溝槽進(jìn)行方向正向的衍射信號。該信號可以從四個分開檢測器的A段至D段中四個信號之和得到。
圖8表示一個信號頻率特性的例子。在圖8中，縱坐標(biāo)軸表示重放信號的幅度(增益)，而橫坐標(biāo)軸表示空間頻率。
圖8表示正頻率信號PHF主要反映正頻率區(qū)中記錄的信號。
忽略拾取器的頻率特性，正頻率信號PHF信號基本上是由以下公式(19)表示PHF∝Wx·cos(2π·f0·t)+Wy·sin(2π·f0·t)(19)負(fù)頻率信號NHF是沿溝槽進(jìn)行方向反向的衍射信號。該信號可以從四個分開檢測器的B段與C段信號之和得到。
圖9表示一個負(fù)頻率信號NHF的頻率特性例子。在圖9中，縱坐標(biāo)軸表示重放信號的幅度(增益)，而橫坐標(biāo)軸表示空間頻率。
從圖9中清楚地看出，負(fù)頻率信號NHF主要反映負(fù)頻率區(qū)中記錄的信號。
忽略拾取器的頻率特性，負(fù)頻率信號NHF信號基本上是由以下公式(20)表示NHF∝Vx·cos(2π·f0·t)+Vy·sin(2π·f0·t)(20)正頻率信號PHF提供給解碼電路106A。負(fù)頻率信號NHF提供給解碼電路106B。由于解碼電路106A和106B之后各級的操作基本上是相同的，以下僅描述與解碼電路106A有關(guān)的部分，利用相同的附圖標(biāo)記識別解碼電路106B以及解碼電路106B輸出端的信號處理部分，可以省略對它們的描述。
基于正頻率信號PHF，解碼電路106A解碼記錄的2比特信息(b2和b3)，然后，把這2比特信息(b2和b3)提供給比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路108A。
比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路108A積累來自解碼電路106A的四個2比特寬度的數(shù)據(jù)，然后，把這四個2比特寬度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于輸出的8比特寬度。
來自比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路108A的輸出SF提供給ECC電路137A?；谟涗洉r編碼操作中添加的ECC(誤差校正碼)，ECC電路137A校正從解碼電路106A輸出的誤差。例如，這種誤差是由光盤2上的缺陷造成的。
從ECC電路137A輸出的信號等于從記錄設(shè)備輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA。因此，例如，在重放設(shè)備作為與光盤播放機(jī)相同應(yīng)用的情況下，ECC電路137A的輸出連接到DA轉(zhuǎn)換器和揚(yáng)聲器，從而使揚(yáng)聲器重放音樂信號。
應(yīng)當(dāng)注意，按照本發(fā)明，可以重放記錄在正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)中的不同信息。
圖10是解碼電路106A內(nèi)部配置的方框圖。
圖10中的載波信號f0連接到帶通濾波器172，因此，僅提取頻率f0附近的頻率分量，從而去除多余的諧波分量。
正頻率信號PHF輸入到均衡器171。均衡器171主要校正光拾取器107的頻率特性，然后輸出其結(jié)果。利用均衡器171可以基本消除光拾取器107引起的符號間干擾。
均衡器171校正的正頻率信號PHF與傳輸通過帶通濾波器172的載波信號f0是由乘法器電路173進(jìn)行相乘。其結(jié)果是，正頻率信號PHF的信號頻譜移動到頻率原點(diǎn)周圍。
然后，乘法器電路173的輸出輸入到Hilbert轉(zhuǎn)換器174。Hilbert轉(zhuǎn)換器174是由FIR濾波器構(gòu)成。Hilbert轉(zhuǎn)換器174從輸入信號的頻率分量中分開實部和虛部，然后，分別輸出該實部和虛部作為Ux和Uy。
如此得到的Ux基本上等于參照圖1描述的限帶二進(jìn)制波信號Vx。Uy基本上等于限帶二進(jìn)制波信號Vy。
因此，以預(yù)定的周期T取樣Ux和Uy可以恢復(fù)記錄在光盤2上的二進(jìn)制信息，然后，把該結(jié)果與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較。
Hilbert轉(zhuǎn)換器174的輸出Ux和Uy連接到二進(jìn)制解碼電路175和176。二進(jìn)制解碼電路175和176把輸入的信號與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，并輸出1比特信息。
基于得到的確定結(jié)果，二進(jìn)制解碼電路175和176解碼記錄的2比特信息(b2和b3)，并輸出該2比特信息。
比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路108A把解碼信息的單位比特數(shù)轉(zhuǎn)換成8比特，然后，輸出8比特寬度的數(shù)據(jù)SF。ECC電路137A從比特數(shù)轉(zhuǎn)換電路108A的輸出SF中去除光盤上的缺陷等影響，然后輸出其結(jié)果。
從ECC電路137A得到的輸出信號與光盤記錄設(shè)備1記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SA是相同的。
應(yīng)當(dāng)注意，在上述的例子中，雖然把同步信號等記錄成坑列，但本發(fā)明不受此限制，可以把同步信號以及諸如地址信息的信息記錄成溝槽深度的變化或溝槽的擺動。
此外，代替溝槽，可以利用標(biāo)記完成類似的記錄，例如，在相變(PC)，磁光(MO)和其他光盤的情況下。在此情況下，記錄是由標(biāo)記給出光的相位變化完成的。
如上所述，按照本發(fā)明光盤媒體的特征是，數(shù)字信息分別記錄成沿軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束和沿軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束的獨(dú)立信號。
所以，這種光盤媒體擴(kuò)大有效的頻率區(qū)，與常規(guī)方法比較，可以實現(xiàn)高密度記錄。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)高記錄密度的媒體。
此外，按照本發(fā)明光盤重放設(shè)備的特征是，包括第一解碼裝置，用于從沿光盤媒體軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束中解碼部分的數(shù)字信息；和第二解碼裝置，用于從沿光盤媒體軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束中解碼部分的數(shù)字信息。
所以，通過把有效頻率區(qū)擴(kuò)大成正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤重放設(shè)備可以重放高密度記錄的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發(fā)明光盤重放方法的特征是，包括以下步驟從沿光盤媒體軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束中解碼一部分?jǐn)?shù)字信息；和從沿光盤媒體軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束中解碼另一部分?jǐn)?shù)字信息。
所以，通過把有效頻率區(qū)擴(kuò)大成正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤重放方法可以重放高密度記錄的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發(fā)明光盤記錄設(shè)備的特征是，包括復(fù)調(diào)制裝置，把要記錄在光盤媒體上的數(shù)字信息分割成正頻分量和負(fù)頻分量，從而產(chǎn)生復(fù)調(diào)制信號；和激光調(diào)制裝置，基于復(fù)調(diào)制信號，調(diào)制激光束。
所以，獨(dú)立地利用正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤記錄設(shè)備可以有效地擴(kuò)大頻率區(qū)，從而提供一種允許高密度記錄和重放的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)比常規(guī)方法高很多的記錄密度。
此外，按照本發(fā)明光盤記錄方法的特征是，包括以下步驟把要記錄到光盤媒體上的數(shù)字信息至少分割成兩份，按照些分割的數(shù)字信息，通過改變正頻分量和負(fù)頻分量，從而產(chǎn)生復(fù)調(diào)制信號；和基于復(fù)調(diào)制信號，通過調(diào)制激光束，從而記錄數(shù)字信息到光盤媒體。
所以，獨(dú)立地利用正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，該光盤記錄方法可以有效地擴(kuò)大頻率區(qū)，從而提供一種允許高密度記錄和重放的光盤。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現(xiàn)比常規(guī)方法高很多的記錄密度。
權(quán)利要求
1.一種光盤媒體，具有記錄的數(shù)字信息，使之形成同心圓或螺旋形的軌道，所述光盤媒體其特征在于所述數(shù)字信息分別記錄成，沿所述軌道行進(jìn)方向向前反射或衍射的光束的獨(dú)立信號和沿所述軌道行進(jìn)方向向后反射或衍射的光束的獨(dú)立信號。
2.按照權(quán)利要求1的光盤媒體，其特征在于在所述軌道中制成由線性不均勻性形成的溝槽，并通過改變所述溝槽的深度以記錄所述數(shù)字信息。
3.按照權(quán)利要求2的光盤媒體，其特征是所述溝槽的深度至少調(diào)制成三個等級。
4.一種用于讀出數(shù)字信息的光盤重放設(shè)備，該數(shù)字信息被記錄到有同心圓或螺旋形軌道的光盤媒體上，該同心圓或螺旋形軌道是利用光學(xué)裝置聚焦激光束到所述光盤媒體上形成的，然后用所述激光束作為重放光斑照射所述光盤媒體，并檢測所述重放光斑被所述光盤媒體反射或衍射的結(jié)果而得到的所述激光束，所述光盤重放設(shè)備其特征在于包括第一解碼裝置，用于從沿所述軌道行進(jìn)方向向前反射或衍射的光束中解碼部分的所述數(shù)字信息；和第二解碼裝置，用于從沿所述軌道行進(jìn)方向向后反射或衍射的光束中解碼部分的所述數(shù)字信息。
5.一種用于讀出數(shù)字信息的光盤重放方法，該數(shù)字信息記錄到有同心圓或螺旋形軌道的光盤媒體上，該同心圓或螺旋形軌道是利用光學(xué)裝置聚焦激光束到所述光盤媒體上形成的，然后用所述激光束作為重放光斑照射所述光盤媒體，并檢測所述重放光斑被所述光盤媒體反射或衍射的結(jié)果而得到的所述激光束，所述光盤重放方法其特征在于包括以下步驟從沿所述軌道行進(jìn)方向向前反射或衍射的光束中解碼一部分所述數(shù)字信息；和從沿所述軌道行進(jìn)方向向后反射或衍射的光束中解碼另一部分所述數(shù)字信息。
全文摘要
本發(fā)明把MTF分割成正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)并利用該正頻率區(qū)和負(fù)頻率區(qū)，從而使可用的頻率區(qū)有效地增加1倍。把要記錄到光盤媒體上的數(shù)字信息分別記錄成沿軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束和沿軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束的獨(dú)立信號。在制作光盤媒體時，數(shù)字信息被分割成兩份，按照這些分割的數(shù)字信息，改變正頻分量和負(fù)頻分量以產(chǎn)生復(fù)調(diào)制信號，并基于復(fù)調(diào)制信號調(diào)制激光束。在重放光盤媒體時，從沿軌道進(jìn)行方向正向的反射或衍射光束中解碼一部分?jǐn)?shù)字信息，而從沿軌道進(jìn)行方向反向的反射或衍射光束中解碼另一部分?jǐn)?shù)字信息。
文檔編號G11B7/013GK1722247SQ20051007811
公開日2006年1月18日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月24日
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