專利名稱：光盤媒體以及光盤記錄/重放設備和方法
技術領域：
本發明涉及光盤媒體，例如，光盤(CD)，數字視盤(DVD)等，以及用于記錄數字信息到光盤媒體和從光盤媒體中重放數字信息的光盤記錄/重放設備和方法。
背景技術：
在CD和DVD為代表的常規光盤中，信息記錄是通過在媒體上制成光可檢測的凹坑或標記，而信息重放是利用光學裝置檢測這些凹坑或標記。
光拾取器把常規光盤上記錄的凹坑或標記讀出成電信號，判斷電路將凹坑或標記的波形判斷為二進制信息1或0，然后輸出其結果。
具體地說，光拾取器檢測稱之為“眼圖”的重復波形，然后把該波形與預定的閾值進行比較，把它解碼成二進制信息，以及恢復成原始的數字信息。
在這種常規的重放方法中，可檢測信號的細度(空間頻率)上限是由重放中使用的激光束波長和物鏡的數值孔徑(NA)所確定。
具體地說，隨著記錄的信號變得很精細，重放信號的幅度就減小；而在達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(調制傳遞函數)。
作為一個例子，圖11表示DVD使用的光拾取器的MTF特性。圖11中的縱坐標軸表示重放信號的幅度(增益)，而橫坐標軸表示空間頻率。
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MTF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。當光盤表面上有灰塵等雜物時，數據讀出就變得不可靠。
還建議利用多級記錄，多級記錄是將信息記錄成多個等級，而不是記錄成二進制值1或0。
例如，在Japanese Patent Laid-Open No.sho 61-94244中，根據信息內容，利用不同數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上的光束斑數目，從而逐級地改變空洞的深度，本發明可以實現多級記錄。
Japanese Patent Laid-Open No.Hei 2-31329中公開的信息記錄設備調制光束功率到多個等級，使相變記錄媒體相變到多個狀態，從而把信息記錄成多狀態或多等級信號。
在Japanese Patent Laid-Open No.Hei 4-38088中，通過改變金屬絡合物中的配位環境，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6個變化，本發明可以實現高達6個等級的多級記錄。
然而，當應用上述的多級記錄(多狀態記錄)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空間頻率。具體地說，如圖12所示，實際上存在正空間頻率區和負空間頻率區。在光衍射中描述正空間頻率區和負空間頻率區，正空間頻率區和負空間頻率區分別對應于關于光盤旋轉的正向衍射光和反向衍射光。
所以，本發明的目的是提供一種光盤媒體以及用于光盤記錄/重放的設備和方法，將圖11所示的MTF分割成正頻率區和負頻率區，并利用這個正頻率區和負頻率區，可以使可用的頻率區有效地增加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的條件下，本發明可以可以增大記錄密度。此外，與多級記錄方法比較，本發明可以實現較低SNR的高密度記錄。
發明內容
為了實現以上的目的，按照本發明，提供一種記錄數字信息的光盤媒體，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，數字信息分別記錄成沿軌道進行方向正向的反射或衍射光束和沿軌道進行方向反向的反射或衍射光束的獨立信號。
所以，該光盤媒體擴大有效的頻率區，與常規方法比較，可以實現較高密度的記錄。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現高記錄密度的媒體。
此外，按照本發明，提供一種用于讀出數字信息的光盤重放設備，數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，該光盤重放設備的特征是，包括第一解碼裝置，用于從沿軌道進行方向正向的反射或衍射光束中解碼部分的數字信息；和第二解碼裝置，用于從沿軌道進行方向反向的反射或衍射光束中解碼部分的數字信息。
所以，通過把有效頻率區擴大成正頻率區和負頻率區，該光盤重放設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，可以實現高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發明，提供一種用于讀出數字信息的光盤重放方法，數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行方向正向的反射或衍射光束中解碼一部分數字信息；和從沿軌道進行方向反向的反射或衍射光束中解碼另一部分數字信息。
所以，通過把有效頻率區擴大成正頻率區和負頻率區，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，可以實現高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發明，提供一種光盤記錄設備，用于利用光學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，從而記錄數字信息到同心圓或螺旋形的軌道，該光盤記錄設備的特征是，包括復調制裝置，把數字信息成分割成正頻分量和負頻分量，從而產生復調制信號；和激光調制裝置，基于復調制信號，調制激光束。
所以，獨立地利用正頻率區和負頻率區，該光盤記錄設備可以有效地擴大頻率區，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，可以實現比常規方法高很多的記錄密度。
此外，按照本發明，提供一種光盤記錄方法，用于利用光學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，包括以下步驟把數字信息分割成至少兩份；按照兩份分割的數字信息改變正頻分量和負頻分量，從而產生復調制信號；和基于復調制信號調制激光束，從而記錄數字信息到光盤媒體。
所以，獨立地利用正頻率區和負頻率區，該光盤記錄方法可以有效地擴大頻率區，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，可以實現比常規方法高很多的記錄密度。
圖1是按照本發明一個實施例用于制作光盤的光盤記錄設備的通用配置方框圖。
圖2是用于解釋按照本發明一個實施例的光盤和光盤的信號記錄面狀態的示意圖。
圖3是圖1所示光盤記錄設備中一個復調制電路配置例子的方框圖。
圖4A，4B，4C和4D是用于解釋圖3所示復調制電路中信號頻譜的示意圖。
圖5是圖1所示光盤記錄設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明一個實施例光盤的光盤重放設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
以下描述按照本發明實施例的光盤媒體以及光盤記錄/重放裝置和方法。
應當注意，雖然以下描述的實施例是本發明優選的具體例子，并設定各種技術上優選的限制，但是，除非描述本發明具體限制的效果，本發明的范圍不受以下描述這些模式的限制。
圖1是按照本發明一個實施例的光盤記錄設備1的方框圖。
光盤記錄設備1使原盤17曝光，從而記錄從信息源10A輸出的數字數據SA，與此同時，記錄從信息源10B輸出的數字數據SB到相同的原盤17上。
此時，利用正頻率區主要記錄數字數據SA，而利用負頻率區主要記錄數字數據SB。
因此，獨立地利用正頻率區和負頻率區，這個實施例可以比常規方法實現較高的記錄密度，而常規的方法并不區分正頻率區和負頻率區。
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，描述光盤記錄設備1中的各個部件。
光盤記錄設備1中的主軸電機18旋轉驅動原盤17，并從其底部保持的FS信號發生電路中輸出FG信號，FG信號的信號電平是在每個預定的旋轉角度下增大。
主軸伺服電路19驅動主軸電機18，因此，根據原盤17的曝光位置，FG信號的頻率變成預定的頻率，從而使原盤17以預定的旋轉速度被旋轉驅動。
記錄激光器15是由氣體激光器或其他激光器構成，并發射用于原盤曝光的激光束L0。光調制器14A是由電聲光調制元件構成的AOM(聲光調制器)。按照同步模式發生電路13輸出的同步信號SY，光調制器14A接通和關斷激光束L0，從而插入同步模式。
插入同步模式的激光束L1輸入到光調制器14B。與光調制器14A一樣，光調制器14B也是由AOM構成。按照強度調制信號SZ，光調制器14B調制激光束L1的強度，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構，反射鏡24和物鏡25沿著原盤17的外圓周方向并與原盤17的旋轉同步順序運動。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處在旋轉驅動的狀態下，通過移動反射鏡24和物鏡25，光盤記錄設備1制成螺旋狀的坑列(pit train)和溝槽。坑列是記錄的同步信號SY。溝槽是按照強度調制信號SZ的激光功率下完成的曝光。
其結果是，溝槽記錄到原盤17上，溝槽的深度隨激光束L2的強度而變化。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上記錄的數字數據SA和數字數據SB記錄成溝槽214的深度變化。
類似地，軌道220上記錄的數字數據SA和數字數據SB記錄成溝槽224的深度變化。
為了解釋這種狀態，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區域中形成均勻寬度的溝槽，而溝槽的深度是按照g(x)變化的，從而記錄了數字數據SA和數字數據SB。
溝槽深度g(x)的變化是按照加到原盤17上激光強度。就是說，溝槽深度g(x)的變化是按照強度調制信號SZ。
如上所述，在本實施例中，調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原盤和壓模裝置用于高密度記錄。
在圖1中，誤差校正碼發生電路11A接收從信息源10A輸出的數字數據SA，并在其上面添加誤差校正碼。然后，誤差校正碼發生電路11A使數字數據SB接受交叉處理，并輸出8比特數字信號SC。
類似地，誤差校正碼發生電路11B接收從信息源10B輸出的數字數據SB，并在其上面添加誤差校正碼。然后，誤差校正碼發生電路11B使數字數據SA接受交叉處理，并輸出8比特數字信號SD。
通過添加誤差校正碼到互相重疊記錄的兩個信息源，即使盤上發生缺陷，仍可以讀出正確的信息。
定時發生器12產生各種時間基準信號，用于控制與FS信號同步的整個光盤記錄設備1的定時，然后，把該信號提供給該設備的各個部分。
順便說一下，全部畫出所有這些信號會使該圖變得復雜化，因此，圖1中僅畫出BCLK信號和SLCT信號。
每當比特數轉換電路5A和5B輸出數字信號時，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，可以檢測新數據輸入到復調制電路4。
每當與原盤17旋轉同步的預定時間數據記錄到原盤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，由于同步模式發生電路13周期性產生的同步信號SY，光調制器14A使激光L0接受on-off調制，并輸出激光L1。
同步模式發生電路13產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軌道的信息。
比特數轉換電路5A轉換從誤差校正碼發生電路11A提供的8比特數字數據SC的單位比特數，然后，提供2比特數據b3和b2給復調制電路4。
比特數轉換電路5B的配置與比特數轉換電路5A的配置完全相同。比特數轉換電路5B把從誤差校正碼發生電路11B得到8比特單位的數字信息SD轉換成2比特單位的比特數據b0和b1，然后，輸出比特數據b0和b1。
按照比特數據b0，b1，…，和b3，復調制電路4產生復調制信號SX。
復調制信號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數信息到光盤上。
因此，在這個例子中，矢量量化電路7從復調制信號SX中提取相位信息，從而把復調制信號SX轉換成沒有虛部的強度調制信號SZ。
按照強度調制信號SZ，光調制器14B調制激光L1的強度，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，從而記錄數字數據SA和數字數據SB。
圖3是復調制電路4的配置方框圖。
在這個圖中，在預定的時間間隔T內，輸入到復調制電路4的數字信號b0，b1，…，和b3輸入到二進制電路40A至40D，用于轉換成信號電平為(+1，-1)的二進制信號。其次，低通濾波器45A至45D提供限帶二進制波信號(Vx，Vy，Wx，和Wy)，其頻帶限制到預定的頻帶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，限帶二進制波信號(Vx，Vy，Wx，和Wy)是在(-Fb至+Fb)的頻率區內限帶的。
圖3中的載波發生電路42是利用晶體振蕩器電路構成。載波發生電路42產生頻率為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，而t代表時間。
載波發生電路42的振蕩頻率f0設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與限帶二進制波信號(Vx，Vy，Wx，和Wy)的乘積，然后輸出這個結果。
極性反轉電路48A和48B反轉相移電路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的輸出進行相加。
由于以上結果，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)分別作為復信號V的實部和虛部，利用復數表示可以把公式(4)和(5)重新寫成以下的公式(6)
V＝A·Vx·Exp(-i·2π·f0·t)+A·jVy·Exp(-j·2π·f0·t) (6)其中j代表虛數。
公式(6)指出，復信號V是把Vx和Vy的頻率分量頻移-f0得到的結果。
圖4B表示這種復信號V的頻譜示意圖。從圖4B中清楚地看出，復信號V僅出現在負頻率區。
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)分別作為復信號W的實部和虛部，利用復數表示可以把公式(7)和(8)重新寫成以下的公式(9)W＝A·Wx·Exp(+j·2π·f0·t)+A·jWy·Exp(+j·2π·f0·t)(9)公式(9)指出，復信號W是把Wx和Wy的頻率分量頻移+f0得到的結果。圖4C表示這種復信號W的頻譜示意圖。從圖4C中清楚地看出，復信號W僅出現在正頻率區。
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)進行相加，并輸出其結果。就是說，加法器電路47E把復信號W的實部與復信號V的實部進行相加，并輸出其結果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)進行相加，并輸出其結果。就是說，加法器電路47F把復信號W的虛部與復信號V的虛部進行相加，并輸出其結果SXi。
考慮(SXr和Sxi)分別作為復調制信號SX的實部和虛部，利用以下的公式(10)表示復調制信號SXSX＝W+V (10)圖4D表示這種復調制信號SX的頻譜示意圖。從圖4D中清楚地看出，復調制信號SX在正頻率區和負頻率區都有頻率分量。2比特數字信號(b3和b2)記錄在正頻率區，而2比特數字信號(b1和b0)記錄在負頻率區。
利用分開的正頻率區和負頻率區，這個實施例可以比常規方法實現較高的記錄密度。
然而，復調制信號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把復調制信號SX簡化和轉換成強度調制信號SZ，然后，把強度調制信號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，復調制信號SX的分量(SXr和Sxi)輸入到8比特AD轉換器71和72。
比特AD轉換器71把輸入信號轉換成8比特數字值，然后，輸出該8比特數字值作為只讀存儲器(ROM)73的地址信息。以下公式(11)表示的計算數據預先記錄在只讀存儲器73內。
SZ＝128·arctan(SXi/SXr)÷π+128 (11)其中arctan代表反正切函數。
具體地說，公式(11)的計算是檢測復調制信號SX的角分量，然后，輸出該復調制信號SX的角分量作為256個等級上的一個整數。由于復調制信號SX簡化成僅有角分量，當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記錄信息的電平。
已經研制了矢量量化的各種算法。在利用這種算法可以進一步減小噪聲時，還可以穩定重放，因此，它是一個優選的算法。
此外，當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比特數字信號被DA轉換器74轉換成模擬電壓，然后，作為強度調制信號SZ提供給光調制器14B。
從矢量量化電路7得到的強度調制信號SZ被圖1所示光調制器14B轉換成激光束L2的強度變化，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)與強度調制信號SZ之間保持以下公式(12)所表示的關系式。
g(x)＝K·SZ (12)其中K值設置成以下公式(13)所表示的關系式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，則對應于復調制信號SX相位角的相位變化給予讀出操作中使用的激光。
由于以上結果，數字數據SA和數字數據SB記錄成原盤17上溝槽深度的變化。數字數據SA記錄在負頻率區，而數字數據SB記錄在正頻率區。
完成曝光記錄的原盤17被顯影，因此，溝槽部分呈現出凹陷的圖形。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。在壓模上重復地注塑成型，從而可以制成批量的復制光盤2。
圖6是按照這個實施例的光盤重放設備的配置方框圖。
以下參照圖6描述用于重放光盤2的光盤重放設備3，上述兩種數字信息記錄成光盤2上溝槽深度的變化。
主軸電機131使圖6中的光盤2產生旋轉。伺服電路135控制主軸電機131，使主軸電機131以預定的旋轉速度旋轉。
伺服電路135還控制光拾取器107，使光拾取器107完成預定的動作，例如，聚焦，跟蹤等。
從光拾取器107發射的激光束被光拾取器107內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是由運算放大器構成。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，G和H)完成的運算，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內放置的物鏡。因此，FS信號提供給伺服電路135以實施控制，使穿過光拾取器107內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是由鎖相環路構成。PLL電路134從周期性插入的同步信號SY中恢復定時信息，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，縱坐標軸表示重放信號的幅度(增益)，而橫坐標軸表示空間頻率。
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)負頻率信號NHF是沿溝槽進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表示一個負頻率信號NHF的頻率特性例子。在圖9中，縱坐標軸表示重放信號的幅度(增益)，而橫坐標軸表示空間頻率。
從圖9中清楚地看出，負頻率信號NHF主要反映負頻率區中記錄的信號。
忽略拾取器的頻率特性，負頻率信號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有關的部分，利用相同的附圖標記識別解碼電路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)提供給比特數轉換電路108A。
比特數轉換電路108A積累來自解碼電路106A的四個2比特寬度的數據，然后，把這四個2比特寬度的數據轉換成用于輸出的8比特寬度。
來自比特數轉換電路108A的輸出SF提供給ECC電路137A。基于記錄時編碼操作中添加的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備輸出的數字數據SA。因此，例如，在重放設備作為與光盤播放機相同應用的情況下，ECC電路137A的輸出連接到DA轉換器和揚聲器，從而使揚聲器重放音樂信號。
應當注意，按照本發明，可以重放記錄在正頻率區和負頻率區中的不同信息。
圖10是解碼電路106A內部配置的方框圖。
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進行相乘。其結果是，正頻率信號PHF的信號頻譜移動到頻率原點周圍。
然后，乘法器電路173的輸出輸入到Hilbert轉換器174。Hilbert轉換器174是由FIR濾波器構成。Hilbert轉換器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描述的限帶二進制波信號Vx。Uy基本上等于限帶二進制波信號Vy。
因此，以預定的周期T取樣Ux和Uy可以恢復記錄在光盤2上的二進制信息，然后，把該結果與預定的閾值進行比較。
Hilbert轉換器174的輸出Ux和Uy連接到二進制解碼電路175和176。二進制解碼電路175和176把輸入的信號與預定的閾值進行比較，并輸出1比特信息。
基于得到的確定結果，二進制解碼電路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。
比特數轉換電路108A把解碼信息的單位比特數轉換成8比特，然后，輸出8比特寬度的數據SF。ECC電路137A從比特數轉換電路108A的輸出SF中去除光盤上的缺陷等影響，然后輸出其結果。
從ECC電路137A得到的輸出信號與光盤記錄設備1記錄的數字數據SA是相同的。
應當注意，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，記錄是由標記給出光的相位變化完成的。
如上所述，按照本發明光盤媒體的特征是，數字信息分別記錄成沿軌道進行方向正向的反射或衍射光束和沿軌道進行方向反向的反射或衍射光束的獨立信號。
所以，這種光盤媒體擴大有效的頻率區，與常規方法比較，可以實現高密度記錄。因此，在不需要增大物鏡NA和較短波長的條件下，可以實現高記錄密度的媒體。
此外，按照本發明光盤重放設備的特征是，包括第一解碼裝置，用于從沿光盤媒體軌道進行方向正向的反射或衍射光束中解碼部分的數字信息；和第二解碼裝置，用于從沿光盤媒體軌道進行方向反向的反射或衍射光束中解碼部分的數字信息。
所以，通過把有效頻率區擴大成正頻率區和負頻率區，該光盤重放設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，可以實現高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發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行方向正向的反射或衍射光束中解碼一部分數字信息；和從沿光盤媒體軌道進行方向反向的反射或衍射光束中解碼另一部分數字信息。
所以，通過把有效頻率區擴大成正頻率區和負頻率區，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，可以實現高密度記錄媒體的重放。
此外，按照本發明光盤記錄設備的特征是，包括復調制裝置，把要記錄在光盤媒體上的數字信息分割成正頻分量和負頻分量，從而產生復調制信號；和激光調制裝置，基于復調制信號，調制激光束。
所以，獨立地利用正頻率區和負頻率區，該光盤記錄設備可以有效地擴大頻率區，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，可以實現比常規方法高很多的記錄密度。
此外，按照本發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字信息至少分割成兩份，按照些分割的數字信息，通過改變正頻分量和負頻分量，從而產生復調制信號；和基于復調制信號，通過調制激光束，從而記錄數字信息到光盤媒體。
所以，獨立地利用正頻率區和負頻率區，該光盤記錄方法可以有效地擴大頻率區，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，可以實現比常規方法高很多的記錄密度。
權利要求
1.一種記錄數字信息的光盤媒體，光盤媒體上形成同心圓或螺旋形的軌道，所述光盤媒體的特征是所述數字信息分別記錄成沿所述軌道行進方向向前反射或衍射的光束和沿所述軌道行進方向向后反射或衍射的光束的獨立信號。
2.按照權利要求1的光盤媒體，其特征是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字信息。
3.按照權利要求2的光盤媒體，其特征是所述溝槽的深度至少調制成三個等級。
4.一種用于讀出數字信息的光盤重放設備，該數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得到的所述激光束，所述光盤重放設備的特征是，包括第一解碼裝置，用于從沿所述軌道行進方向向前反射或衍射的光束中解碼部分的所述數字信息；和第二解碼裝置，用于從沿所述軌道行進方向向后反射或衍射的光束中解碼部分的所述數字信息。
5.一種用于讀出數字信息的光盤重放方法，該數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得到的所述激光束，所述光盤重放方法的特征是，包括以下步驟從沿所述軌道行進方向向前反射或衍射的光束中解碼一部分所述數字信息；和從沿所述軌道行進方向向后反射或衍射的光束中解碼另一部分所述數字信息。
6.一種光盤記錄設備，用于利用光學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所述光盤媒體，從而記錄數字信息到同心圓或螺旋形的軌道上，所述光盤記錄設備的特征是，包括復調制裝置，把所述數字信息成分割成正頻分量和負頻分量以產生復調制信號；和激光調制裝置，基于所述復調制信號，調制所述激光束。
7.按照權利要求6的光盤記錄設備，其特征是所述復調制裝置包括比特分割裝置，把所述數字信息分割成第一數字信息和第二數字信息；第一調制裝置，利用所述第一數字信息，產生限制于預定頻帶的第一限帶信號；第二調制裝置，利用所述第二數字信息，產生限制于預定頻帶的第二限帶信號；復乘法裝置，基于預定的頻率f1，將所述第一限帶信號乘以EXP(j2πf1t)；和復乘法裝置，基于預定的頻率f1，將所述第二限帶信號乘以EXP(-j2πf1t)；和所述復調制裝置把所述兩個復乘法裝置的輸出相加在一起，從而產生所述復調制信號。
8.按照權利要求6的光盤記錄設備，其特征是所述調制裝置包括量化裝置，把所述復調制信號轉換成逐級變化的信號；和光調制裝置，按照所述逐級信號，改變所述激光束的輸出。
9. 一種光盤記錄方法，用于利用光學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所述光盤媒體，從而記錄數字信息到同心圓或螺旋形的軌道，所述光盤記錄方法的特征是，包括以下步驟把所述數字信息至少分割成兩份；通過按照這些份的所述分割的數字信息，改變正頻率分量和負頻率分量，產生一個復調制信號；和基于所述復調制信號，通過調制所述激光束，記錄所述數字信息到所述光盤媒體上。
全文摘要
本發明把MTF分割成正頻率區和負頻率區并利用該正頻率區和負頻率區，從而使可用的頻率區有效地增加1倍。把要記錄到光盤媒體上的數字信息分別記錄成沿軌道進行方向正向的反射或衍射光束和沿軌道進行方向反向的反射或衍射光束的獨立信號。在制作光盤媒體時，數字信息被分割成兩份，按照這些分割的數字信息，改變正頻分量和負頻分量以產生復調制信號，并基于復調制信號調制激光束。在重放光盤媒體時，從沿軌道進行方向正向的反射或衍射光束中解碼一部分數字信息，而從沿軌道進行方向反向的反射或衍射光束中解碼另一部分數字信息。
文檔編號G11B7/005GK1462430SQ02801376
公開日2003年12月17日 申請日期2002年4月17日 優先權日2001年4月24日
發明者小林誠司 申請人:索尼株式會社