专利名称：用于光盘设备的跟踪误差检测装置和跟踪误差检测方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光盘设备的跟踪误差检测装置和跟踪误差检测方法。
背景技术：
在再现其上以编码调制的形式根据记录数据形成一序列凹坑或标记(在下文中一般统称为凹坑)的光盘时，使用激光光束辐射所述序列凹坑。根据激光光束的反射光来再现数据。由于需要跟踪物镜以便激光光束不超出所述序列凹坑，所以从反射光获取跟踪误差信号。作为传统的跟踪误差检测装置的例子，比如基于DPD TE(差分相位检测跟踪误差)方法的装置(例如，日本专利申请公开第2001-34969号中的段落0020至0028)。
在DPD TE方法中，四象限光电探测器检测从凹坑的所边缘反射的光。将每两个相对于光电探测器的中心彼此斜对的检测信号相加，相加信号的波形通过均衡器进行均衡，然后利用二值化电路将均衡后的信号进行二值化。使用相位比较器确定通过上述方式所获得的两个二值化信号之间的相位差(脉冲宽度基于上述序列凹坑的脉冲信号)，以便获得相位差检测信号。由于相位差检测信号产生的脉冲具有基于码转换时刻的相位误差量的长度，所以包含在相位差检测信号中的记录数据的调制分量，即相对于伺服频带的高频分量可以通过使用低通滤波器来平滑所述相位差检测信号而去除，并且通过使用增益为1的差分放大器来确定所述两个二值化信号之间的差可以生成基于激光光束和所述序列凹坑之间的偏差的跟踪误差信号。
当前DVD(数字通用盘)的调制编码方法是8/16调制编码方法。行程长度(Run-length)范围从2到10(RLL(2，10))。RLL(2，10)意味着在相邻的“1”和“1”之间出现至少2个“0”(最多10个“0”)，并且凹坑的最小标记长度对应着3个编码。上述跟踪误差检测装置在当前的DVD中能够正确运行。
近年来，已经提出具有高记录密度的下一代DVD标准。在下一代DVD中，采用4/6或8/12调制编码。行程长度范围从1到10(RLL(1，10))。4/6或8/12调制编码可以增加调制效率，以便高密度地记录信息。4/6或8/12调制编码的频谱具有相对于信道比特频率、比DVD标准中使用的调制编码的频率低的频率分量。因此，相对于伺服频带的高频分量中的噪声仍旧存在于跟踪误差信号中，并由此不能正确检测激光光束和凹坑之间的偏差。
除了上述方法之外，利用差分相位检测方法的跟踪误差检测方法还包括以下方法1)使用均衡器对每一个检测元件的输出信号波形进行均衡而不执行相加的方法，在相应于所述序列凹坑的探测器的前后方向上独立地计算相位差，然后将获得的相位差信号相加并使其通过低通滤波器；2)计算RF信号的PLL(锁相环)时钟与其中使用均衡器对每一个检测元件的每一个输出信号的波形进行均衡而获得的均衡信号之间的相位差的方法，对获得的相位差信号相加和相减并使其通过低通滤波器。
在任何一种方法中都伴随相同的问题，这是因为相位差信号的调制分量，即相对于伺服频带的高频分量通过使用低通滤波器被去除。
因此，在使用传统的差分相位检测方法的跟踪误差检测装置中，存在如下问题，当缩短最小标记长度以便增加光盘的记录密度时，相位差信号不能被平滑，并且包括在相位差信号中的记录编码的调制分量，即相对于伺服频带的高频分量仍旧作为噪声存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种跟踪误差检测装置和跟踪误差检测方法，即使对于高密度记录的光盘也能够检测跟踪误差。
根据本发明的一个实施方案，一种用于光盘设备的跟踪误差检测装置包括检测单元，包括至少两个探测器，用于检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；相位比较单元，用于检测所述至少两个探测器的输出的相位差；和低通滤波器，用于平滑相位比较单元的输出，所述低通滤波器的截止频率高于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-10dB时的频率、并且低于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-5dB时的频率。
根据本发明的另一个实施方案，一种用于光盘设备的跟踪误差检测方法包括使用至少两个探测器检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；检测所述至少两个探测器的输出的相位差；以及使用低通滤波器平滑所检测的相位差，所述低通滤波器的截止频率高于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-10dB时的频率、并且低于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-5dB时的频率。
本发明的其它目的和优点将在下面的描述中进一步阐述，并且通过下面的描述将变得更加清楚，或者可以通过实践本发明来获知。
本发明的目的和优点可以通过借助下文中具体指出的手段和组合来实现和获得。
包括在并作为说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并与上面的概述和下面对实施例的详细描述一起用来说明本发明的基本原理，其中图1为根据本发明第一实施例的跟踪误差检测装置的结构方框图；图2示出图1的装置的波形图；图3示出第一实施例中的调制编码的功率密度频谱分布；图4示出应用图1的跟踪误差检测装置的光盘设备的记录系统的结构；以及图5示出应用图1的跟踪误差检测装置的光盘设备的再现系统的结构。
具体实施例方式
下面将参照附图描述根据本发明的跟踪误差检测装置的实施例。
(第一实施例)第一实施例的目标是在再现光盘如DVD-ROM和DVD-RAM时检测跟踪误差。记录数据的调制编码以序列凹坑(在激光光束的反射光中带来光变化的物理形状)的形式记录在DVD-ROM的记录层(光反射层)上。4/6调制编码或8/12调制编码用作调制编码方法，行程长度范围从1到10(RLL(1，10))。DVD-RAM的记录层是其中信息以螺旋凹槽和平台的形式记录为在激光光束的反射光中带来光变化的相位状态的记录层，并且跟踪误差不通过使用相位差方法的检测装置来检测，而是通过使用推挽(push-pull)方法的检测装置来检测。但是，即使在DVD-RAM中，在信息区域的外周侧也提供导出区，而且在邻近夹紧区(clamp area)的信息区域的内周侧提供导入区，信息通过序列凹坑记录在导出区和导入区中，以便能够实现采用相位差检测方法的跟踪误差检测装置。
图1示出包括根据本发明的跟踪误差检测装置的一个实施例的跟踪伺服设备的整体方框图。图2是该设备的波形图。该跟踪伺服设备包括四象限光电探测器12、加法器14a和14b、放大器15a和15b、均衡器16a和16b、二值化电路18a和18b、相位比较器20、低通滤波器22a和22b、差分放大器24、相位补偿电路26、物镜驱动电路28、以及物镜致动器30。
激光光束(未示出)辐射到光盘上，四象限光电探测器12接收来自光盘上的序列凹坑的反射光，以从每一个检测元件输出检测信号Ia、Ib、Ic、以及Id中的每一个。加法器14a和14b将四象限光电探测器12中两个对角的检测元件的输出相加。具体地说，从加法器14a和14b输出相对于轨道的中心成对角布置的检测元件的检测信号的和信号Ia+Ic、以及Ib+Id。
由于执行加法后通过光盘的OTF(Optical Transfer Function，光传递函数)，信号中的高频分量丢失，因此为了补偿所丢失的高频分量，使用均衡器16a和16b对加法器14a和14b的输出信号的波形进行均衡。加法器14a和14b的输出通过放大器15a和15b以信号A1和A2的形式提供给均衡器16a和16b(参见图2)。
使用二值化电路18a和18b对均衡器16a和16b的输出进行二值化，以形成具有脉冲宽度基于光盘上凹坑的标记长度的二值化信号B1和B2(参见图2)。
二值化电路18a和18b的输出B1和B2提供给相位比较器20。当激光光束的中心与凹坑的中心一致时，二值化电路18a和18b的输出B1和B2的相位同相，而当激光光束的中心偏离凹坑的中心时，输出B1和B2的相位具有基于该偏差的相位差。相位比较器20检测二值化电路18a和18b的输出B1和B2之间的相位差，以输出相位差检测信号C1和C2(参见图2)。当输出B1的前沿领先输出B2的前沿时，输出相位差检测信号C1，而当输出B2的前沿领先输出B1的前沿时，输出相位差检测信号C2。
从相位比较器20输出的两个相位差检测信号C1和C2提供给低通滤波器22a和22b并被平滑。由于作为记录在光盘上的信息的调制分量、相对于伺服频带的高频分量包括在相位差检测信号C1和C2中作为噪声，所以通过使用低通滤波器平滑相位差检测信号C1和C2来去除所述相对于伺服频带的高频分量。
低通滤波器22a和22b的输出提供给增益为1的差分放大器24，相位差检测信号C1和C2之间的差分信号被放大，并将其结果设置为跟踪误差信号DPD。跟踪误差信号DPD是其电平根据激光光束和凹坑之间的偏差而变化的信号。跟踪误差信号DPD提供给相位补偿电路26以补偿相位，然后使用物镜驱动电路28将跟踪误差信号DPD转换为驱动电流并提供给包括音圈马达的物镜致动器30。这使得物镜(未示出)根据跟踪信号移动，结果，激光光束的中心与凹坑的中心相一致。
如上所述，当激光光束光点从凹坑的中心偏离时，在二值化信号B1和B2之间产生相位差并反映在相位差检测信号C1和C2中。当二值化信号B1的相位领先二值化信号B2的相位时，跟踪误差信号DPD变为大于中心值的值，而当二值化信号B2的相位领先二值化信号B1的相位时，跟踪误差信号DPD变为小于中心值的值。跟踪误差信号偏离中心值的范围对应于激光光点偏离轨道中心的范围。
相位比较器20检测二值化信号B1和B2的前沿之间的相位差、以及二值化信号B1和B2的后沿之间的相位差。二值化信号B1和B2的前沿和后沿对应于记录在光盘上的凹坑的边沿。因此，图1所示的检测装置在记录于光盘上的凹坑的每一个边沿逐一检测相位差。
如在背景技术中所述，当记录在光盘上的调制信号的编码变化时，对相位比较器20输出的相位差信号中的相位进行比较，调制编码具有相对于信道频率的低频分量(相对于伺服频带的高频分量)。连接低通滤波器22a和22b以便去除相对于调制编码的信道频率的低频分量。在该实施例中，低通滤波器的截止频率如下确定。
图3示出根据该实施例记录在光盘上的信息的调制编码的功率密度频谱分布。Fc’是调制编码的频谱相对于调制之前的编码的频率分量变为-7dB时的频率，在这种情况下Fc’大约为40kHz。Fc’是记录在光盘上的调制编码的频谱相对于调制之前的编码的频率分量变为-11dB时的频率，在这种情况下Fc大约为21.2kHz。在该实施例中将截止频率设置为高于Fc的频率，并且最大为调制编码的频谱相对于调制之前的编码的频率分量变为-5dB时的60kHz。最好截止频率在上述范围之内，更为优选的是，截止频率至少为跟踪伺服设备的频带(在该实施例中为5kHz)的8倍，即40kHz。这是因为当截止频率接近跟踪伺服电路的频带时，低通滤波器的截止频率和跟踪伺服电路的频带将相互干扰。
在该实施例中，DVD的轨道间距Tp为0.4μm，并且凹坑间距Pp为0.102μm。在截止频率设置为40kHz的情况下，从实验中得知跟踪误差信号中的残余调制分量至多为±0.04μm。当残余在所述范围的情况下，可以发现再现信号的错误率小于1×10-5。这已经达到无差错地再现信息的足够水平。
如上所述，根据第一实施例，即使在缩短最小标记长度以便增加光盘的记录密度、以及调制编码在相对于信道频率的低频分量中具有较大的频谱以便增加调制编码的效率的情况下，也能够平滑相位差信号以去除噪声，即，记录编码的调制分量，也就是高频分量，并且能够正确检测跟踪误差。
接下来，将描述应用该实施例的跟踪误差检测装置的光盘设备的信号处理。图4示出针对信息记录/再现设备的记录系统的结构，图5示出针对信息记录/再现设备的再现系统的结构。在图4中，数据在接口142中捕获。将所捕获的主数据引导到数据添加单元168，执行数据处理并生成记录数据。
记录数据包括数据帧、加扰帧、记录帧或记录数据字段。数据帧包括2048字节，具有主数据、4字节的数据ID、2字节的ID纠错(IED)码、6字节的保留字节、以及4字节的纠错码(EDC)。在添加纠错码(EDC)之后，通过加扰电路157对主数据进行加扰。在这一点上，将交叉里德-索罗门(Cross Reed-Solomon)纠错码施加到32加扰的数据帧(加扰帧)，进行所谓的ECC编码处理。结果，生成记录帧。记录帧包括外码奇偶校验(PO)和内码奇偶校验(PI)。PO和PI是纠错码，为包括每32加扰帧的每一个ECC块而生成。记录数据字段以4/6调制或8/12调制的形式进行调制，并在每91字节的前端添加同步码(SYNC)，从而生成记录帧。4个记录数据字段记录在一个数据字段中。
参照图4，数据ID生成单元165输出数据ID并将其提供给数据添加单元168。CPR-MAI数据生成单元167输出有关复制保护的数据并将其提供给数据添加单元168。预设数据生成单元166输出预设数据并将其提供给数据添加单元168。数据添加单元168的数据输出通过数据排列部分交换单元163以加扰的帧排列(arrangement)形成，而主数据部分通过使用加扰电路157进行加扰。
在ECC块中，数据排列部分交换单元163将(6行×172字节)单元作为一个加扰帧进行处理。加扰的帧排列包括32个连续的加扰帧。另外，在该系统中将(块182字节×207字节)作为一对处理。加扰帧如下排列，L添加到左侧ECC块的每一序号(number)的加扰帧，并且R添加到右侧ECC块的每一序号的加扰帧。也就是说，右和左加扰帧在左侧交替出现在ECC块中，并且右和左加扰帧在右侧交替出现在ECC块中。ECC块包括32个连续的加扰帧。奇数扇区(sector)每一行的左半部分与每一行的右半部分交换。172×2字节×192行相当于172字节×12行×32加扰帧并变为一个信息字段。16字节的PO添加到每一个172×2行，以便形成RS(208，192，17)的外码。此外，10字节RS(182，172，11)的PI添加到左侧和右侧块中的每一个208×2行。PI也添加到PO的行中。帧内的序号表示加扰帧序号，后缀R和L分别指加扰帧的右半部分和左半部分。
在ECC编码电路161中，PO和PI添加到加扰电路157的输出并执行PO的交错。所获得的ECC块输入到调制电路151以变成调制信号。在PO的交错中16奇偶校验行分散到每一行中。也就是说，16奇偶校验行为2个记录帧的每一个逐一排列。因此，包括12行的记录帧变为12行+1行。在执行行的交错之后，将13行×182字节称作记录帧。相应地，在执行行的交错之后，ECC块为32个记录帧。右和左块的每6行位于一个记录帧中。将PO进行排列以便位于左块(182×208字节)和右块(182×208字节)的不同行中。
在这一点上，根据输入数据选择调制转换表153的调制编码。在数据合成单元144中，将同步码添加到调制电路151的调制数据中。
同步码选择单元146从同步码选择表记录单元147中选择同步码。DSV计算单元148控制同步码的选择，以便在同步码和数据连续的部分“0”和“1”的行程在预定的范围之内。数据合成单元144将记录信号提供给信息记录/再现单元141。控制单元143控制所有的块。
在图5中示出再现系统。从信息记录/再现单元141输出的信号输入到摆动信号解调电路150、同步码位置提取单元145、以及解调电路152。摆动信号解调电路150解调的摆动信号变为比如主轴马达旋转控制电路160的基准信号。同步码位置提取单元145提取的同步码(SYNC)控制解调电路152的定时。解调电路152使用记录在解调转换表记录单元154中的转换表对调制信号进行解调。所解调的解调信号输入到ECC解码电路162。ECC解码电路162处理ECC块。也就是说，ECC解码电路162将PO设置到初始状态，并使用PO(16字节)和PI(10字节)执行纠错处理。解扰电路159解扰主数据部分。然后，数据排列部分交换单元164将行恢复为初始块的排列位置，其中交换右和左块。在这种状态下，主数据提取单元173能够提取解调的主数据并将数据通过接口142输出。数据排列部分交换单元164的输出提供给数据ID提取单元171。所提取的数据ID作为识别数据和定时数据输入到控制单元143。部分数据ID通过解扰电路158进行解扰。错误检查在错误检查单元172中进行。当数据ID不正常时，控制单元143再次执行数据捕获。
虽然以上描述针对本发明的具体实施例，但是应该理解在不脱离本发明的精神的情况下可以进行各种修改。所附权利要求试图覆盖落在本发明的真实范围和精神的这些修改。因此，当前所公开的这些实施例被认为在各个方面是示意性的而不是限制性的，并且由所附权利要求示出的发明范围、而不是前面的具体描述，以及在权利要求的等价含义及范围内的所有变形试图在此涵概。例如，虽然将DPD TE方法描述为错误检测方法，但是除了DPD TE方法之外，差分相位检测方法还包括比如1)使用均衡器对每一个检测元件的输出信号波形进行均衡而不执行相加的方法，在相应于所述序列凹坑的探测器的前后方向上独立地计算相位差，然后将获得的相位差信号相加并使其通过低通滤波器；2)计算RF信号的PLL(锁相环)时钟与其中使用均衡器对每一个检测元件的每一个输出信号的波形进行均衡而获得的均衡信号之间的相位差的方法，对获得的相位差信号相加和相减并使其通过低通滤波器，只要相位差信号的调制分量，即，相对于伺服频带的高频分量能够使用所述低通滤波器去除。
如上所述，根据本发明，可以提供即使对于高密度记录的光盘也能够检测跟踪误差的跟踪误差检测装置。
权利要求
1.一种用于光盘设备的跟踪误差检测装置，所述装置包括检测单元(12)，包括至少两个探测器，用于检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；相位比较单元(20)，用于检测所述至少两个探测器的输出的相位差；以及低通滤波器(22)，用于平滑相位比较单元(20)的输出，其特征在于，所述低通滤波器(22)的截止频率高于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-10dB时的频率、并且低于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-5dB时的频率。
2.根据权利要求1所述的跟踪误差检测装置，其特征在于，所述低通滤波器(22)的截止频率至少为所述光盘设备的跟踪伺服控制的频带的8倍。
3.一种用于光盘设备的跟踪误差检测装置，所述装置包括检测单元(12)，包括至少两个探测器，用于检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；相位比较单元(20)，用于检测所述至少两个探测器的输出的相位差；以及低通滤波器(22)，用于平滑相位比较单元(20)的输出，其特征在于，所述低通滤波器(22)的截止频率高于40kHz、低于50kHz。
4.一种用于光盘设备的跟踪误差检测装置，所述装置包括检测单元(12)，包括相对于形成在光盘上的凹坑中心对角地排列的四个探测器，用于检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；用于将两组对角排列的两个探测器的两个输出相加并输出第一检测信号和第二检测信号的单元(20)；用于均衡第一检测信号和第二检测信号的波形以便补偿第一和第二检测信号的高频分量的单元(16)；用于将均衡后的第一和第二检测信号二值化的单元(18)；用于检测二值化的第一和第二检测信号的相位差的单元(20)；以及低通滤波器(22)，用于平滑相位差检测单元的输出，其特征在于，所述低通滤波器(22)的截止频率高于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-10dB时的频率、并且低于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-5dB时的频率。
5.根据权利要求4所述的跟踪误差检测装置，其特征在于，所述低通滤波器(22)的截止频率至少为所述光盘设备的跟踪伺服控制的频带的8倍。
6.一种用于光盘设备的跟踪误差检测方法，所述方法的特征在于包括步骤使用至少两个探测器(12)检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；检测所述至少两个探测器的输出的相位差；以及使用低通滤波器(22)平滑所检测的相位差，所述低通滤波器(22)的截止频率高于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-10dB时的频率、并且低于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-5dB时的频率。
7.根据权利要求6所述的跟踪误差检测方法，其特征在于，所述低通滤波器(22)的截止频率至少为所述光盘设备的跟踪伺服控制的频带的8倍。
8.一种用于光盘设备的跟踪误差检测方法，所述方法的特征在于包括步骤使用至少两个探测器(12)检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；检测所述至少两个探测器的输出的相位差；以及使用低通滤波器(22)平滑所检测的相位差，所述低通滤波器(22)的截止频率高于40kHz、低于50kHz。
9.一种用于光盘设备的跟踪误差检测方法，所述方法的特征在于包括步骤使用相对于形成在光盘上的凹坑中心对角地排列的四个探测器，检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；将两组对角排列的两个探测器的两个输出相加并输出第一检测信号和第二检测信号；均衡第一检测信号和第二检测信号的波形以便补偿第一和第二检测信号的高频分量；将均衡后的第一和第二检测信号二值化；检测二值化的第一和第二检测信号的相位差；以及使用低通滤波器(22)平滑所检测的相位差，所述低通滤波器(22)的截止频率高于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-10dB时的频率、并且低于记录在光盘上的调制编码的频谱变为-5dB时的频率。
10.根据权利要求9所述的跟踪误差检测方法，其特征在于，所述低通滤波器(22)的截止频率至少为所述光盘设备的跟踪伺服控制的频带的8倍。
全文摘要
一种用于光盘设备的跟踪误差检测装置包括检测单元(12)，包括至少两个探测器，用于检测来自形成于光盘上的序列凹坑的反射光；相位比较器(20)，用于检测所述至少两个探测器的输出的相位差；以及低通滤波器(22)，用于平滑相位比较器(20)的输出，所述低通滤波器(22)的截止频率高于记录在光盘上的调制编码的频谱变为－10dB时的频率、并且低于记录在光盘上的调制编码的频谱变为－5dB时的频率。
文档编号G11B7/00GK1551142SQ200410006738
公开日2004年12月1日 申请日期2004年2月26日 优先权日2003年2月26日
发明者竹原慎太郎 申请人:株式会社东芝