专利名称：利用倾斜调整的数据再现方法和数据再现设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用对高密度记录光盘的倾斜调整的数据再现方法及一种数据再现设备。
背景技术：
在光盘设备中，通过使用光头，将数据记录在光盘上，以及从光盘读取出数据。在这种光盘设备中，光头相对于光盘的倾斜对光盘设备的性能具有较大的影响。如果光盘和光头之间不存在倾斜，激光束将较好地照射到光盘的数据记录表面，并执行良好的记录再现。但是，当光盘和光头之间存在倾斜时，在照射到光盘的数据记录表面上的激光束中引起变形(aberration)，导致了记录再现性能的退化。
所述倾斜中通常包括径向倾斜，光头从与光盘的数据记录表面垂直的方向沿径向倾斜；和切向倾斜，光头从与光盘的记录表面垂直的方向沿径向的垂直方向倾斜。
图2示出了误码率与径向倾斜之间的关系。由图2可以看到，当径向倾斜变大时，误码率增加。即，其示出了当引起倾斜时，记录再现性能严重退化。因此，提出了多种方法，以校正倾斜，提高再现性能。
在日本未审公开专利申请(JP-P2003-157553A第一传统示例)中，将一个主光束和两个子光束照射到光盘上，并根据这些光束的检测结果，检测倾斜。根据倾斜检测的结果，控制光盘或光头，以抵消该倾斜。
此外，在日本未审公开专利申请(JP-P2003-16677A第二传统示例)中，使用四分光电检测器。根据检测器上由沿光头的运动方向的线划分的两个检测区域之间的光量平衡来检测径向倾斜，以及根据检测器上由沿与光头的运动方向垂直的线划分的两个检测区域之间的光量平衡来检测切向倾斜。根据所检测到的倾斜，执行倾斜控制。
此外，在日本未审公开专利申请(JP-P2001-256652A第三传统示例)中，通过根据倾斜，改变来自检测器上由沿光头的运动方向的线划分的两个检测区域的输出速率的信号处理来进行倾斜控制，而无需进行任何机械倾斜控制。
此外，在日本未审公开专利申请(JP-A-Heisei 09-054953第四传统示例)中，将三个或五个光束照射到光盘上，并利用每个光束的反射强度来检测倾斜。选择这些光束中具有最佳再现质量的一个，用于数据再现。
此外，在日本未审公开专利申请(JP-P2000-149298A第五传统示例)中，通过利用主光斑和侧光斑的检测信号或侧光斑的检测信号，产生DPP和DPD信号。根据这些信号两个(both of)间的差分计算值，检测光盘的倾斜角度。
但是，在第一、第四和第五传统示例中，必须照射多个光束，并且光头变得复杂。此外，获得了倾斜检测器信号，却与已记录信号或再现信号没有任何直接的关系。因此，其情况为并未针对再现性能的优化来进行倾斜控制。
此外，在第四传统示例中，将三个或五个光束之一的输出用作再现信号。从信噪比(SNR)的观点来看，每个光束的光束强度必须较大，这将需要具有非常高的输出的激光二极管。因此，第四传统示例并不实用。
第二传统示例具有相对简单的结构。但是，在这种倾斜检测中，实际上不能获得具有足够精度的倾斜检测信号。
第三传统示例具有相对简单的结构，并且通过改变所划分的检测区域的输出速率来执行倾斜控制。但是，最大的问题在于，在测量作为参数的抖动或误码率的同时，必须确定最佳输出速率(误码率表示已记录比特串与已再现、已解码比特串之间的区别，并通过(出错比特)/(总比特)来计算)。抖动和误码率不具有极性。在将这种参数用于倾斜控制时，不能立即确定倾斜的校正方向。因此，实际上是在沿正或负方向改变倾斜校正方向以找出最佳位置的同时来进行倾斜控制的。即，使用所谓的爬山方法来进行倾斜控制。这需要较长的学习时间，并且是对光盘设备的较大性能退化。在第三传统示例中，描述了可以预先存储输出速率的校正量。但是，需要所谓的爬山方法来预先获得校正量。而且，倾斜根据光盘设备的温度和湿度而发生改变，并且随时间发生改变。因此，通过预先存储的校正量不可能预期足够的精度。
此外，在目前所知的大多数传统倾斜检测方法中，通过使用来自实际再现信号的信号差来进行倾斜检测。因此，再现信号的最佳倾斜点和由倾斜检测信号而获得的最佳倾斜点经常不同。因此，不能说传统的倾斜检测方法已经具有了足够的检测精度。
结合上面的描述，在日本未审公开专利申请(JP-P-2002-56556A)中公开了一种倾斜检测方法。在此传统示例中，光接收部分接收从记录介质反射过来的衍射光。根据所接收到的反射光的0级衍射光的干涉区域中的光强和除0级衍射光以外的其他衍射光分量的光强，来检测记录介质的倾斜量。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提出一种利用高密度记录光盘中的倾斜调整的数据再现方法和一种数据再现设备，其中将再现信号用于倾斜检测。
本发明的另一目的是提出一种利用高密度记录光盘中的倾斜调整的数据再现方法和一种数据再现设备，其中能够防止再现信号的退化。
在本发明的一个方面中，通过以下步骤，实现了一种从数据记录介质获得具有良好质量的再现信号的方法根据从所述数据记录介质获得的检测信号，产生两个实际信号，作为第一和第二信号I1和I2；根据所述第一和第二信号I1和I2，计算与倾斜线性相关的系数k；以及通过使用所述系数k和所述第一和第二信号I1和I2，再现其中消除了所述倾斜的影响的再现信号。
这里，所述数据记录介质可以是光学数据记录介质。所述产生步骤可以通过以下步骤来实现当将光束照射到所述光学数据记录介质上时，光学检测器从来自所述光数据记录介质的反射光束中，检测所述检测信号。在这种情况下，当所述光学检测器具有由其产生所述检测信号的至少两个检测区域时，可以通过以下步骤来实现所述产生步骤当光束照射到所述光学数据记录介质上时，通过根据沿与所述光学数据记录介质的径向垂直的方向的线，将所述至少两个检测区域分为两组，并以组为单位，组合所述检测信号，来产生所述第一和第二信号I1和I2。
此外，所述计算步骤可以通过根据以下公式(1)来计算所述系数k来实现k=-((σ12+σ22+2σ12)(ΣiNriqi)-(σ12-σ22)(ΣiNqi2))(σ12+σ22)(ΣiN(ri2-qi2))+2σ12(ΣiN(ri2+qi2))---(1)]]>其中由以下公式(2)来表示所述第一信号I1的冲激响应ΣiNh1i---(2)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)，以及由以下公式(3)来表示所述第二信号I2的冲激响应ΣiNh2i---(3)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)，所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值是σ12，qi＝h1i+h2i，以及ri＝h1i-h2i。
此外，所述计算步骤可以通过根据以下公式(4)来计算所述系数k来实现k=(σ12-σ12)2σ12-(σ12+σ22)---(4)]]>
其中所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值是σ12。
此外，所述计算步骤可以通过根据以下公式(5)来计算所述系数k来实现k=(σ22-σ12)(σ12+σ22)---(5)]]>其中所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2。
此外，所述计算步骤可以通过根据以下公式(6)或(7)来计算所述系数k来实现k=SNR2-SMR1SMR3---(6)]]>k=SNR2-SNR1SNR1+SNR2---(7)]]>其中SNR1是所述第一信号I1的信号分量与噪声分量的比值，SNR2是所述第二信号I2的信号分量与噪声分量的比值，以及SNR3是通过将所述第一和第二信号I1和I2相加而获得的信号I1+I2的信号分量与噪声分量的比值。在这种情况下，所述计算可以包括根据以下由矢量ε表示的公式(8)来计算所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个(Σmϵm2)2E[(Σmϵmnm)2]---(8)]]>所述噪声n表示理想信号波形与实际信号波形之间的差，以及符号E[]表示期望值。此外，在这种情况下，可以将所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个选择为当矢量ε取以下的ε1、ε2和ε3时、公式(8)的结果中的最小值ε1＝(1，2，2，2，1)，
ε2＝(1，2，1，0，-1，-2，-1)，以及ε3＝(1，2，1，0，0，0，1，2，1)。
此外，所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个可以是作为PR系统的SNR的PRSNR，所述PR系统利用所述第一信号I1、所述第二信号I2和所述第一和第二信号I1和I2的总和的PRML来进行信号再现。
此外，可以通过执行利用所述系数k、所述第一和第二信号I1和I2的计算I1+I2+k*(I1-I2)以产生计算结果信号；并利用所述计算结果信号，再现所述再现信号来实现所述再现步骤。
否则，可以通过利用所述系数k来调整数据记录介质和数据记录/再现装置之间的倾斜；以及从所述第一和第二信号I1和I2再现所述再现信号。
在本发明的另一方面中，一种从数据记录介质获得具有良好质量的再现信号的设备，包括头部分和处理部分。所述头部分根据从所述数据记录介质获得的检测信号，产生两个实际信号，作为第一和第二信号I1和I2。所述处理部分根据所述第一和第二信号I1和I2，计算与倾斜线性相关的系数k。
这里，所述数据记录介质可以是光学数据记录介质。所述头部分可以包括激光二极管，用于将光束照射到所述光学数据记录介质上；以及光接收部分，从来自所述光数据记录介质的反射光束中，检测所述检测信号。所述光接收部分可以具有至少两个检测区域，从所述检测区域中产生所述检测信号。所述光接收部分可以通过在光束照射到所述光学数据记录介质上时，根据沿与所述光学数据记录介质的径向垂直的方向的线，将所述至少两个检测区域分为两组，并以组为单位，组合所述检测信号，来产生所述第一和第二信号I1和I2。
此外，所述处理部分可以包括冲激响应计算部分，计算由以下公式(9)来表示的所述第一信号I1的冲激响应ΣiNh1i---(9)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)，以及由以下公式(10)来表示的所述第二信号I2的冲激响应ΣiNh2i---(10)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)；以及系数计算部分，通过根据以下公式(11)来计算所述系数kk=-((σ12+σ22+2σ12)(ΣiNriqi)-(σ12-σ22)(ΣiNqi2))(σ12+σ22)(ΣiN(ri2-qi2))+2σ12(ΣiN(ri2+qi2))---(11)]]>其中所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值是σ12，qi＝h1i+h2i，以及ri＝h1i-h2i。
此外，所述处理部分可以包括期望值计算部分，计算所述第一信号I1的噪声的期望值σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值σ12；以及系数计算部分，通过利用所述期望值σ1、所述期望值σ2和所述期望值σ12，根据以下公式(12)来计算所述系数kk=(σ12-σ22)2σ12-(σ12+σ22)---(12)]]>此外，所述处理部分可以包括期望值计算部分，计算所述第一信号I1的噪声的期望值σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值σ2；以及系数计算部分，通过利用所述期望值σ1和所述期望值σ2，根据以下公式(13)来计算所述系数kk=(σ22-σ12)(σ12+σ22)---(13)]]>此外，所述处理部分可以包括SNR计算部分，计算作为所述第一信号I1的信号分量与噪声分量的比值的SNR1、作为所述第二信号I2的信号分量与噪声分量的比值的SNR2，以及作为通过将所述第一和第二信号I1和I2相加而获得的信号I1+I2的信号分量与噪声分量的比值的SNR3；以及系数计算部分，通过利用所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3，根据以下公式(14)或(15)来计算所述系数kk=SNR2-SNR1SNR3---(14)]]>k=SNR2-SNR1SNR1+SNR2---(15)]]>在这种情况下，所述SNR计算部分可以包括根据以下公式(16)来计算所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个(Σmϵm2)2E[(Σmϵmnm)2]---(16)]]>其中ε是矢量，n是表示理想信号波形与实际信号波形之间的差的噪声，以及符号E[ ]表示期望值。此外，在这种情况下，可以将所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个选择为当矢量ε取以下的ε1、ε2和ε3时、公式(16)的结果中的最小值ε1＝(1，2，2，2，1)，ε2＝(1，2，1，0，-1，-2，-1)，以及ε3＝(1，2，1，0，0，0，1，2，1)此外，所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个可以是作为PR系统的SNR的PRSNR，所述PR系统利用所述第一信号I1、所述第二信号I2和所述第一和第二信号I1和I2的总和的PRML来进行信号再现。
此外，所述处理部分还可以包括信号校正部分，利用所述系数k、第一和第二信号I1和12，执行计算I1+I2+k*(I1-I2)，以产生计算结果信号。
否则，所述设备还可以包括伺服控制器，控制所述头部分以消除倾斜；以及系统控制器，根据所述系数k，控制所述伺服控制器。
图1是示出了根据本发明第一实施例的数据记录/再现设备的结构的方框图；图2是示出了传统示例中误码率与径向倾斜的相关性的示意图；图3是示出了4分光检测部分的方框图；图4是用在本发明第一实施例中的只读介质(盘)的剖面图；图5是示出了本发明第一实施例中系数k与径向倾斜的相关性的曲线图；图6是示出了在无信号校正的情况下、径向倾斜与误码率的关系以及在第一实施例中的信号校正的情况下、径向倾斜与误码率的关系的示意图；图7是示出了与用在本发明第一实施例中的只读介质(盘)中径向倾斜与半径的相关性的示意图；图8是示出了在无信号校正的情况下、只读介质(盘)中误码率与半径的相关性以及在根据本发明第一实施例的数据记录/再现设备中的信号校正的情况下、误码率与半径的相关性的示意图；图9是示出了根据本发明第二实施例的数据记录/再现设备的结构的方框图；图10是示出了在无倾斜校正的情况下、误码率与半径的相关性以及在根据本发明第二实施例的数据记录/再现设备中的倾斜校正的情况下、误码率与半径的相关性的示意图；图11是示出了本发明的数据记录/再现设备的RF电路部分的方框图；以及图12是示出了在本发明第三实施例中系数k与径向倾斜的相关性的曲线图。
具体实施例方式
此后，将参照附图，对本发明的数据再现设备进行详细的描述。所述数据再现设备可以具有数据记录功能。本申请涉及2003年12月17日递交的题为“OPTICAL DISK，OPTICAL DISKRECORDING/REPRODUCTION APPARATUS，AND OPTICAL DISKSIGNAL QUALITY EVALUATION METHOD”的美国专利申请(10/736,572)。美国专利申请(10/736,572)的公开在此一并作为参考。
图1是示出了本发明所应用的数据记录/再现设备的示意方框图。此数据记录/再现设备包括主轴驱动系统1，用于驱动光盘15，以使其旋转；光头部分分2，将激光束照向光盘15并检测反射光束。光头部分分2具有光接收部分14和分束器16、物镜13和激光二极管(LD)10，并根据反射光束，产生信号I1和I2。分束器16将来自激光二极管10的部分激光束通过物镜13提供给光盘15，并将来自光盘15的反射光束提供给光接收部分14。
数据记录/再现设备还包括RF电路部分3、冲激响应计算部分4、系数计算部分5和信号校正部分6。RF电路部分3对从光头部分分2提供的信号进行如滤波处理等多种处理。冲激响应计算部分4计算从光头部分分2提供的信号的冲激响应。系数计算部分5根据所计算出的冲激响应和从光头部分分2提供的信号，计算系数k。信号校正部分6通过利用从光头部分分2输出的信号和所计算出的系数k，产生倾斜校正信号。RF电路部分3响应倾斜校正信号，校正从光头部分分2输出的信号。
数据记录/再现设备还包括解调器7，对从RF电路部分3输出的信号进行解调；LD驱动系统，对激光二极管进行驱动；调制器9，对要记录的信号进行调制；基于已调制信号的LD驱动系统11；以及伺服控制器12。
数据记录/再现设备还包括系统控制器8，对整个设备进行控制。具体地，系统控制器8控制主轴驱动系统1，以旋转光盘15。而且，系统控制器8控制调制器9，以对要记录的信号进行调制，并控制解调器，对来自RF电路部分3的再现信号进行解调。此外，系统控制器8对LD驱动系统11的操作进行控制。
在如图1所示的数据记录/再现设备中，使用了2分光电检测器，作为光接收部分14，其中相对于与径向垂直的方向，将检测区域分为两部分，即内检测区域和外检测区域。内检测区域检测部分反射光束，并输出信号I1’，而外检测区域检测部分反射光束，并输出信号I2’。通常，因为光接收部分14的输出是电流，使用IV放大器将电流信号I1’和I2’转换为电压信号I1和I2。信号I1和I2的总和是通用的再现信号。在本实施例中，将两类信号I1和I2用于校正径向倾斜。当然，如果相对于径向，将光接收部分14的检测区域分为两部分，则能够校正由于切向倾斜而引起的信号退化。
在第一实施例中，使用2分光电检测器。但是，也可以使用如图3所示的、具有光接收部分A 30a、光接收部分B 30b、光接收部分C 30c和光接收部分D 30d的4分光电检测器。在这种情况下，适当地组合来自这些光接收部分的信号，以产生信号I1和I2。按照这种方式，可以使用多种类型的检测器。在本发明中，产生具有不同的信号分量与噪声分量的比的两个信号，并通过评估这些信号分量和噪声分量来进行倾斜校正。因此，只要能够进行这些操作，可以使用任何类型的检测器，而且光接收部分的划分方法并不局限于上述示例。
当使用2分光电检测器时，输出记录在光盘15上的数据，作为由检测器的两个区域检测到的信号。因此，独立地产生两类信号I1和I2。另一方面，当使用4分检测器时，输出记录在光盘15上的数据，作为来自检测器的四个分割区域的四个信号。通过组合四个信号中的每两个信号，产生两类信号I1和I2。
在将信号I1和I2提供给RF电路部分3之后，计算信号I1和I2的总和以产生再现信号。然后，执行如滤波处理、均衡处理和锁相环(PLL)处理等处理。在使用PRML时，执行如维特比解码处理等处理。用在第一实施例中的RF电路部分3的方框图如图11所示。RF电路部分3包括前置滤波器100、自动增益控制(AGC)101、模拟数字转换器(ADC)102、锁相环(PLL)电路103、自适应均衡器104和维特比解码部分105。
从RF电路部分3向冲激响应计算部分4发送由PLL电路产生的定时信号(时钟)和由维特比解码器预期的理想波形等。冲激响应计算部分4在每个时钟的定时对信号I1和I2进行采样，并通过比较由维特比解码器所预期的理想波形与采样信号，计算每个信号I1和I2的冲激响应。当RF电路部分3不具有维特比解码器部分105时，可以使用其中数据序列已知的信号进行计算。
之后，将计算出的冲激响应发送到系数计算部分5，并由系数计算部分5计算系数k。稍后将描述用于计算的公式。计算噪声分量，作为通过数据序列与冲激响应的回旋积分计算出的波形与实际信号波形(在每个时钟定时采样到的信号I1和I2)之间的差。如果计算每个时钟处的噪声分量，可以简单地计算多种类型的噪声的期望值。作为数据序列，当RF电路部分3具有维特比解码器部分105时，使用从维特比解码器输出的数据序列，而当RF电路部分3不具有维特比解码器部分105时，使用已知的数据序列。
当能够计算出系数k时，将系数k发送到信号校正部分6，并针对每个时钟，进行公式I1+I2+k*(I1-I2)的计算，并产生校正信号。将按照这种方式获得的校正信号提供给RF电路部分3的自适应均衡器104，并由自适应均衡器104执行均衡处理。与传统设备中一样，从来自自适应均衡器104的输出产生再现信号。
在本实施例中，在再现定时计算系数k，当计算系数k时，将公式I1+I2+k*(I1-I2)的计算结果提供给自适应均衡器104，直到下次计算系数k的定时为止。此时，并不将来自如图11所示的PLL电路的输出信号提供给自适应均衡器104，而是提供信号校正部分6。自适应均衡器104对公式I1+I2+k*(I1-I2)的计算结果的信号波形进行过滤，以使该信号波形接近理想信号波形。如果修改设备的结构，可以实时地反馈系数k。
接下来，将对冲激响应计算部分进行描述。图3示出了用作通常光盘的光接收部分的4分光电检测器(PD)。假设引起了径向倾斜，并考虑倾斜检测和由倾斜所引起的信号退化的校正。在这种情况下，将来自光接收部分A和B的输出的总和用作信号I1，而将来自光接收部分C和D的输出的总和用作信号I2。假设信号I1的冲激响应由以下公式(17)表示
ΣiNh1i---(17)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)，以及信号I2的冲激响应由以下公式(18)表示ΣiNh2i---(18)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)。在时间m处的信号I1和I2可以由以下公式(19)表示I1m=ΣiNαm-i×h1i+n1m,I2m=ΣiNαm-i×h2i+n2m---(19)]]>其中α是数据序列，以及n是噪声。此公式示出了通过将噪声与数据序列与冲激响应的回旋积分相加来获得信号。
接下来，将描述系数计算部分5的操作。因为通用再现信号被表示为I1+I2，再现信号的SRN(信号噪声比)由以下公式(20)来表示SNR1=||h1+h2||2E[n1+n2]2=ΣiNqi2σ12+σ22+2σ12,qi=h1i+h2i---(20)]]>其中E是期望值，σ1是第一信号I1的噪声的期望值，σ2是第二信号I2的噪声的期望值，以及σ12是第一和第二信号I1和I2中的噪声相关(每个时间处的n1和n2的乘积)的预期值。
另一方面，本发明的信号校正处理中的信号{I1+I2+k*(I1-I2)}的SNR由以下公式(21)表示SNR2=||(1+k)h1+(1-k)h2||2E[(1+k)n1+(1-k)n2]2=ΣiN(qi2+k2ri2+2kqiri)(1+k)2σ12+(1-k)2σ22+2(1-k)2σ12---(21)]]>ri＝h1i-h2i通用再现信号的SNR1与在本发明的信号校正处理中的信号的SNR2之间的差ΔSNR由以下公式(22)表示
ΔSNR=SNR2-SNR1]]>=k2((σ12+α22)(ΣiN(ri2-qi2)))+2σ12(ΣiN(ri2+qi2))(σ12+σ22+2σ12)((1+k)2σ12+(1-k)2σ22+2(1-k)2σ12)---(22)]]>+2k((ΣiNqiri)(σ12+σ22+2σ12)-(ΣiNqi)2(σ12-σ22))(σ12+σ22+2σ12)((1+k)2σ12+(1-k)2σ22+2(1-k)2σ12)]]>通常，由于噪声的平方大于噪声的相关，且ri小于qi，分子的第一项为负值。因此，分子是具有相对于系数k的局部最大值点的二次函数。因此，应当理解的是，通过将系数k设置为适当的数值，能够改善SNR。当对上述公式进行微分，并相对于系数k求解时，得到以下公式(23)。
k=-((σ12+σ22+2σ12)(ΣiNriqi)-(σ12-σ22)(ΣiNqi2))(σ12+σ22)(ΣiN(ri2-qi2))+2σ12(ΣiN(ri2+qi2))---(23)]]>当将系数k设置为此数值时，将极大地提高SNR。
此外，由于依赖于信号I1和I2，系数k具有正极性或负极性，如果按照两个信号的平衡相对于倾斜线性变化的方式选择信号I1和I2，系数k与倾斜直接相关。因此，能够立即检测到倾斜如何变化。
在上面的描述中，使用了通用检测系统中的SNR。然而，按照相同的方式，本发明也可以应用于近年来所使用的PRML(部分响应最大似然性)检测。正如本发明的发明人在国际光学存储器论坛2003(ISOM 2003)上所提议的那样(”Signal-to-Noise Ratio in a PRMLDetection”，S.OHKUBO等人，Technical Digest，164～165页)，利用PRML执行数据的再现的PRSNR，即PR系统中的SNR，可以针对PR系统，通过使用表示路径之间的差的矢量ε与作为期望值的上述噪声n的内积进行估计，所述内积由以下公式(24)表示Σmϵmnm---(24)]]>其中m是以时钟为单位的时间。因此，当使用PR系统时，如果通过利用表示作为系统的瓶颈(neck)并且其中欧几里得距离较短的路径之间的差的矢量ε，计算上述公式(24)的期望值，并以所述期望值替换上述σ，则能够计算针对PR系统中的最佳SNR的系数k。这里，路径之间的差表示信号电平的时间序列之间的差。例如，如果根据(-4，-3，-1，1，3)五个信号电平的时间序列和(-3，-1，1，3，4)五个信号电平的时间序列来计算路径之间的差，则两个时间序列之间的差为(1，2，2，2，1)或(-1，-2，-2，-2，-1)。这些时间序列之间的差的距离是被称为欧几里得距离的矢量距离。在这种情况下，为1*1+2*2+2*2+2*2+1*1＝14。
此外，如本发明的发明人在ISOM 2003中所提议的那样，当存在作为系统的瓶颈并且其中欧几里得距离较短的多个路径时，在每对路径间计算上述公式(24)的表达式值，然后利用欧几里得距离进行归一化，并以所获得的期望值中最大的一个替换上述σ。
此外，如本发明的发明人在ISOM 2003中所示，通过利用PRSNR本身作为PRML系统的SNR，能够找出上述系数k的近似值。PRSNR被定义为PRML系统的SNR，并表示当针对作为系统的瓶颈并且其中欧几里得距离较短的路径，计算以下公式(25)时，以及当存在多个作为系统的瓶颈的路径并针对作为系统的瓶颈的每对路径，计算以下公式(9)时，其中以下公式(25)的值最小的路径的数值(Σmϵm2)2E[(Σmϵmnm)2]---(25)]]>其中E[ ]是期望值。期望值为上述公式(24)在每个时间处的数值，并可以认为所述期望值为平均值。公式(25)的分子实际上是路径间的欧几里得距离。即使在存在多个瓶颈路径时，欧几里得距离在多个路径中也不会变化得太大。因此，可以用PRSNR的倒数来替代σ的平方。
此外，当希望信号I1和I2的冲激响应并不变化太大时，可以在冲激响应相同(ri＝0)的假设下，利用通过以下公式(26)表示的相对简单的系数k，来实现本发明
k=(σ12-σ22)2σ12-(σ12+σ22)---(26)]]>此外，如果估计噪声的相关性较低，可以利用通过以下公式(27)表示的系数k来实现本发明。
k=(σ22-σ12)(σ12+σ22)---(27)]]>当使用上述PRSNR来代替σ的平方时，上述公式(27)的分母可以由PRSNR的倒数来替代信号I1和I2的总和(总RF信号)。
当即使在使用上述近似，倾斜的精度仍然足够时，可以省略用于计算冲激响应的电路和用于计算噪声相关性的电路。在考虑到倾斜检测精度与LSI的规模的平衡的情况下，足以选择和使用系数k的最佳公式。
在信号质量和上述PRSNR之间存在非常强的相关性。因此，如果在LSI上安装用于计算PRSNR的单元，LSI将更有价值。为此，当应当在计算PRSNR的同时进行倾斜校正时，可以由PRSNR计算单元计算PRSNR，并可以将使用计算出的PRSNR通过以下公式(28)计算出的数值用作系数kk=PRSNR2-PRSNR1PRSNR---(28)]]>其中PRSNR1和PRSNR2分别是信号I1和I2的PRSNR，以及PRSNR是信号I1和I2的总和(总RF信号)的PRSNR。此外，可以将PRSNR1和PRSNR2的总和用作分母。在这种系统中，可以将具有与信号的高相关性的PRSNR用于多种应用。应当注意，当如上使用PRSNR时，停止用于计算冲激响应的电路的实际计算，并输出(1，2，2，2，1)作为按照这种方式所假设的理想冲激响应。原因在于，在计算PRSNR时，已经假设冲激响应为(1，2，2，2，1)。或者，可以省略用于计算冲激响应的电路。因此，当校正倾斜时，需要根据如何设置倾斜的正/负，来反转上述系数k的极性。
此外，例如，根据以下公式(29)或(30)来计算系数k
k=SNR2-SNR1SNR3---(29)]]>k=SNR2-SNR1SNR1+SNR2---(30)]]>可以根据上述公式(25)计算SNR1、SNR2和SNR3中的每一个。此外，在这种情况下，可以将SNR1、SNR2和SNR3中的每一个选择为当矢量ε取以下的ε1、ε2和ε3时、公式(25)的结果中的最小值ε1＝(1，2，2，2，1)，ε2＝(1，2，1，0，-1，-2，-1)，以及ε3＝(1，2，1，0，0，0，1，2，1)此外，SNR1、SNR2和SNR3中的每一个可以是作为PR系统的SNR的PRSNR，所述PR系统利用第一信号I1、第二信号I2和第一和第二信号I1和I2的总和的PRML来进行信号再现。
此外，可以通过执行利用系数k、第一和第二信号I1和I2的计算I1+I2+k*(I1-I2)以产生计算结果信号；并利用计算结果信号，再现来自第一和第二信号I1和I2的再现信号来实现再现步骤。
接下来，将描述第一实施例中的信号校正处理的结果。使用LD波长为405nm、数值孔径(NA)为0.65的光头部分分2。而且，使用具有针对PR(12221)的维特比解码器部分105的RF电路部分3。使用具有形成在直径为120mm、厚度为0.6mm、位间距为0.153μm、轨道间距为0.4μm的聚碳酸酯基片上的凸凹的光盘。图4示出了用在第一实施例中的光盘15的剖面。位于基片51上的AlTi膜用作反射膜50。而且，输入光束以通过基片51。
图5示出了光盘15中的径向倾斜与系数k的关系的静态测量结果，其中在如图1所示的数据记录/再现设备中，在径向30mm的位置故意引起径向倾斜。从图5可以看到，径向倾斜和系数k彼此线性相关。
此外，图6示出了在利用由信号校正部分6获得的系数执行信号校正处理的情况下的误码率与在未进行信号校正处理的情况下的误码率之间的差。从图6可以看到，当引起径向倾斜时，误码率急剧增加，而通过执行信号校正处理来抑制退化。
接下来，将描述本发明的数据记录/再现设备中的实际示例。
图7示出了径向倾斜与用在本实施例中的光盘的半径的相关性。在径向上等于或大于50mm的位置上的径向倾斜超过-0.3度，将担心误码率的急剧增加。此外，如图7所示，由于径向倾斜由数据记录/再现设备中最内侧盘部分所引起(这种情况下大约为-0.15度)，因此强烈要求径向倾斜余量的改进。
图8示出了在将光盘15插入第一实施例中的数据记录/再现设备中时，在执行本发明的信号校正处理的情况下以及在不执行本发明的信号校正处理的情况下，误码率与半径的相关性。从图8可以看出，当执行本发明的信号校正处理时，能够已知盘的外周部分的误码率的退化。换句话说，可以肯定的是，通过使用本发明的数据记录/再现设备，能够提高再现信号的质量余量。
图9示出了根据本发明第二实施例的数据记录/再现设备。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，在第二实施例中，利用系数与倾斜之间的线性关系，对倾斜进行动态校正，而在第一实施例中，利用所计算出的系数k，对再现信号进行校正。因此，实施例1中的信号校正部分6在第二实施例中并不存在，并且能够通过伺服控制器20，动态地校正倾斜。
直到利用信号I1和I2计算系数k的操作均与第一实施例相同。在第二实施例中，将计算出的系数发送到系统控制器8。系统控制器8对伺服控制器12进行控制，从而使系数k变为“0”，这是因为系数k具有与倾斜之间的线性关系。伺服技术是其中利用与差值相关的信号来校正差值的控制技术。在光盘技术中，使用跟踪伺服技术，校正与引导槽之间的偏移；以及聚集伺服技术，校正光盘与光头之间的距离，即，聚集位置。在第二实施例中，除了上述伺服技术之外，在伺服控制器12中还采用倾斜伺服技术，以控制光头的倾斜。因此，针对系数k来校正倾斜，以使其变为0。执行倾斜伺服控制从而使系数k变为“0”的事实意味着总是将倾斜控制为最佳倾斜，如图5所示。
将与第一实施例中相同的光盘插入第二实施例中的数据记录/再现设备中，并对误码率与半径的相关性进行测试。结果如图10所示。与第一实施例一样，能够已知外周部分中误码率的退化。可以肯定的是，能够极大地提高数据记录/再现设备中的再现信号的质量余量。
将对根据本发明第三实施例的数据记录/再现设备进行描述。第三实施例中的数据记录/再现设备的结构大体上与如图11所示的第二实施例相同。但是，第三实施例与第二实施例的不同之处在于，冲激响应计算部分4和系数计算部分5的操作。在第三实施例中，利用PRSNR计算系数k。因此，从冲激响应计算部分4输出理想冲激响应(1，2，2，2，1)。系数计算部分5利用上述公式(28)计算系数k。当然，系数计算部分5可以计算PRSNR。在第三实施例中，利用相同的光盘15和相同的半径位置，进行如图5所示的相同实验。结果如图12所示。系数k的数值与图5所示相当不同，但系数k为0的位置几乎相同。应当理解，通过第三实施例的方法，能够校正径向倾斜。类似于第二实施例，在第三实施例中，将与第一实施例中相同的光盘插入数据记录/再现设备中，并测量误码率与半径的相关性。所获得的结果与图10所示结果相似。可以肯定的是，能够极大地提高第三实施例的数据记录/再现设备中的再现信号的质量余量。因为PRSNR是具有与信号质量的强相关性的数值，优点在于，在第三实施例的设备的情况下，总能够通过监控PRSNR来测量信号的质量。事先监控PRSNR，当数值变得等于或小于阈值时，计算系数k，然后，对倾斜进行校正。
在第一和第二实施例中，计算每个冲激响应。但是，当事先预期了两个信号的冲激响应时，通过期望冲激响应与数据序列的回旋积分，产生理想波形。然后，根据理想波形，对信号I1和I2进行自适应均衡。在这种情况下，因为在每个时间处，理想波形与自适应均衡后的每个信号I1和I2之间的差是噪声分量，足以计算出期望值。当采用这种实施例时，为其中信号I1和I2的冲激响应近似相同的情况。因此，可以利用上述最简单的公式(27)来计算系数k。此外，在这种情况下，可以利用自适应均衡器代替冲激响应计算部分4。
在上述实施例中，将只读光盘用作记录介质。但是，本发明也可以应用于重写型RAM介质。此外，本发明并不仅仅局限于径向倾斜的校正，也可以按照类似的观点，针对要失去的输出平衡，对参数进行校正。
此外，在上述实施例中，对再现信号进行校正。但是，当在RAM介质的引导槽中形成颤动(wobble)时，检测到由于颤动而引起的输出的不平衡，并如上述实施例那样，可以对径向倾斜和其他参数进行校正。当然，通过信号校正处理，能够抑制由于颤动而引起的信号退化。
此外，因为考虑到传统上使用的抖动是噪声分量，可以使用抖动，以代替σ。
此外，本发明并不局限于405nm的波长和0.6的NA，也可以适用于所有波长和NA。
此外，在上述实施例中，使用了PR(12221)类，但也可以按照相同的方式使用如PR(1221)等其他类。
此外，在上述实施例中，描述了其中使用PRML的示例，但本发明可以按照相同的方式应用于其中并未使用PRML的系统。
在上述实施例中，利用光盘设备作为示例，对光盘设备进行了描述。但是，其中根据通过划分检测区域而检测到的信号质量之间的差来执行信号校正处理或倾斜校正处理的方法可以应用于其中根据盘表面与磁盘部分处的光头部分分之间的倾斜来校正信号质量退化的示例、或者校正光头相对于磁盘、磁带设备等中的记录轨道的倾斜的影响的示例。
此外，在上述实施例中，示出了校正倾斜的示例。但是，本发明也可以应用于散焦和脱轨(detracking)等其他特性，通过适当地改变，从而能够按照相同的方式检测要校正的特性的差。
与其中根据间接信号校正倾斜的传统示例不同，本发明直接从再现信号本身获得倾斜检测信号或用于倾斜校正的系数。因此，能够以较高的精度从再现信号中检测倾斜的变化。此外，系数k的极性根据倾斜的方向发生变化。因此，能够立即检测到倾斜的大小和方向。换句话说，不需要使用爬山法。
本发明可以广泛地应用于针对高密度盘的记录/再现设备和方法，并能够极大地提高记录/再现设备的可靠性。
权利要求
1.一种从数据记录介质获得具有良好质量的再现信号的方法，包括根据从所述数据记录介质获得的检测信号，产生两个实际信号，作为第一和第二信号I1和I2；根据所述第一和第二信号I1和I2，计算与倾斜线性相关的系数k；以及通过使用所述系数k和所述第一和第二信号I1和I2，再现其中消除了所述倾斜的影响的再现信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述数据记录介质是光学数据记录介质，以及所述产生步骤包括当将光束照射到所述光学数据记录介质上时，光学检测器从来自所述光数据记录介质的反射光束中，检测所述检测信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述光学检测器具有从其产生所述检测信号的至少两个检测区域，并且所述产生步骤包括当光束照射到所述光学数据记录介质上时，通过根据在与所述光学数据记录介质的径向垂直的方向的线，将所述至少两个检测区域分为两组，并以组为单位，组合所述检测信号，来产生所述第一和第二信号I1和I2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述计算步骤包括根据以下公式(1)来计算所述系数kk=-((σ12+σ22+2σ12)(ΣiNriqi)-(σ12-σ22)(ΣiNqi2))(σ12+σ22)(ΣiN(ri2-qi2))+2σ12(ΣiN(ri2+qi2))---(1)]]>其中由以下公式(2)来表示所述第一信号I1的冲激响应ΣiNh1i---(2)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)，以及由以下公式(3)来表示所述第二信号I2的冲激响应ΣiNh2i---(3)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)，所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值是σ12，qi＝h1i+h2i，以及ri＝h1i-h2i。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述计算步骤包括根据以下公式(4)来计算所述系数kk=(σ12-σ22)2σ12-(σ12+σ22)----(4)]]>其中所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值是σ12。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述计算步骤包括根据以下公式(5)来计算所述系数kk=(σ22-σ12)(σ12+σ22)---(5)]]>其中所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述计算包括根据以下公式(6)或(7)来计算所述系数kk=SNR2-SNR1SNR3---(6)]]>k=SNR2-SNR1SNR1+SNR2---(7)]]>其中SNR1是所述第一信号I1的信号分量与噪声分量的比值，SNR2是所述第二信号I2的信号分量与噪声分量的比值，以及SNR3是通过将所述第一和第二信号I1和I2相加而获得的信号I1+I2的信号分量与噪声分量的比值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述计算步骤包括根据以下由矢量ε表示的公式(8)来计算所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个(Σmϵm2)2E[(Σmϵmnm)2]---(8)]]>所述噪声n表示理想信号波形与实际信号波形之间的差，以及符号E[]表示期望值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于将所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个选择为当矢量ε取以下的ε1、ε2和ε3时、公式(8)的结果中的最小值ε1＝(1，2，2，2，1)，ε2＝(1，2，1，0，-1，-2，-1)，以及ε3＝(1，2，1，0，0，0，1，2，1)。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个是作为PR系统的SNR的PRSNR，所述PR系统利用所述第一信号I1、所述第二信号I2和所述第一和第二信号I1和I2的总和的PRML来进行信号再现。
11.根据权利要求1到10中任一个所述的方法，其特征在于所述再现包括利用所述系数k、所述第一和第二信号I1和I2来执行计算I1+I2+k*(I1-I2)，以产生计算结果信号；以及利用所述计算结果信号，再现所述再现信号。
12.根据权利要求1到10中任一个所述的方法，其特征在于所述再现步骤包括利用所述系数k来调整数据记录介质和数据记录/再现装置之间的倾斜；以及从所述第一和第二信号I1和I2再现所述再现信号。
13.一种从数据记录介质获得具有良好质量的再现信号的设备，包括头部分，根据从所述数据记录介质获得的检测信号，产生两个实际信号，作为第一和第二信号I1和I2；处理部分，根据所述第一和第二信号I1和I2，计算与倾斜线性相关的系数k。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于所述数据记录介质是光学数据记录介质，以及所述头部分包括激光二极管，用于将光束照射到所述光学数据记录介质上；以及光接收部分，从来自所述光数据记录介质的反射光束中，检测所述检测信号。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于所述光接收部分具有至少两个检测区域，从所述检测区域中产生所述检测信号，以及所述光接收部分通过在光束照射到所述光学数据记录介质上时，根据在与所述光学数据记录介质的径向垂直的方向的线，将所述至少两个检测区域分为两组，并以组为单位，组合所述检测信号，来产生所述第一和第二信号I1和I2。
16.根据权利要求13所述的设备，其特征在于所述处理部分包括冲激响应计算部分，计算由以下公式(9)来表示的所述第一信号I1的冲激响应ΣiNh1i---(9)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)，以及由以下公式(10)来表示的所述第二信号I2的冲激响应ΣiNh2i---(10)]]>(N是自然数，以及i是以时钟为单位的时间)；以及系数计算部分，通过根据以下公式(11)来计算所述系数kk=-((σ12+σ22+2σ12)(ΣiNriqi)-(σ12-σ22)(ΣiNqi2))(σ12+σ22)(ΣiN(ri2-qi2))+2σ12(ΣiN(ri2+qi2))---(11)]]>其中所述第一信号I1的噪声的期望值是σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值是σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值是σ12，qi＝h1i+h2i，以及ri＝h1i-h2i。
17.根据权利要求13所述的设备，其特征在于所述处理部分包括期望值计算部分，计算所述第一信号I1的噪声的期望值σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值σ2，以及所述第一和第二信号I1和I2的噪声的相关的预期值σ12；以及系数计算部分，通过利用所述期望值σ1、所述期望值σ2和所述期望值σ12，根据以下公式(12)来计算所述系数kk=(σ12-σ22)2σ12-(σ12+σ22)---(12)]]>
18.根据权利要求13所述的设备，其特征在于所述处理部分包括期望值计算部分，计算所述第一信号I1的噪声的期望值σ1，所述第二信号I2的噪声的期望值σ2；以及系数计算部分，通过利用所述期望值σ1和所述期望值σ2，根据以下公式(13)来计算所述系数kk=(σ22-σ12)(σ12+σ22)---(13)]]>
19.根据权利要求13所述的设备，其特征在于所述处理部分包括SNR计算部分，计算作为所述第一信号I1的信号分量与噪声分量的比值的SNR1、作为所述第二信号I2的信号分量与噪声分量的比值的SNR2，以及作为通过将所述第一和第二信号I1和I2相加而获得的信号I1+I2的信号分量与噪声分量的比值的SNR3；以及系数计算部分，通过利用所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3，根据以下公式(14)或(15)来计算所述系数kk=SNR2-SNR1SNR3---(14)]]>k=SNR2-SNR1SNR1+SNR2---(15).]]>
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于所述SNR计算部分包括根据以下公式(16)来计算所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个(Σmϵm2)2E[(Σmϵmnm)2]---(16)]]>其中ε是矢量，n是表示理想信号波形与所述实际信号波形之间的差的噪声，以及符号E[]表示期望值。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于将所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个选择为当矢量ε取以下的ε1、ε2和ε3时、公式(16)的结果中的最小值ε1＝(1，2，2，2，1)，ε2＝(1，2，1，0，-1，-2，-1)，以及ε3＝(1，2，1，0，0，0，1，2，1)。
22.根据权利要求19所述的设备，其特征在于所述SNR1、所述SNR2和所述SNR3中的每一个是作为PR系统的SNR的PRSNR，所述PR系统利用所述第一信号I1、所述第二信号I2和所述第一和第二信号I1和I2的总和的PRML来进行信号再现。
23.根据权利要求13到22中任一个所述的设备，其特征在于所述处理部分还包括信号校正部分，利用所述系数k、第一和第二信号I1和I2，执行计算I1+I2+k*(I1-I2)，以产生计算结果信号。
24.根据权利要求13到22中任一个所述的设备，其特征在于所述设备还包括伺服控制器，控制所述头部分以消除所述倾斜；以及系统控制器，根据所述系数k，控制所述伺服控制器。
全文摘要
在从数据记录介质获得具有良好质量的再现信号的方法中，根据从所述数据记录介质获得的检测信号，产生两个实际信号，作为第一和第二信号I
文档编号G11B7/005GK1627392SQ20041009735
公开日2005年6月15日 申请日期2004年11月29日 优先权日2003年11月27日
发明者小川雅嗣, 大久保修一 申请人:日本电气株式会社