专利名称：用于数据的二维光存储的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据的二维光存储的方法和设备，更具体地说，涉及用以提高存储在二维光存储介质上的数据的写、读质量的方法和设备。
背景技术：
数字式光记录系统的存储容量已从每张光盘的600MB增加到DVD的4.7GB，对于即将到来的基于蓝色激光二极管的系统，存储容量还可能达到25GB。
参考附图1，在现有的光记录系统中，将数据转换成记录到单个轨道100上的串行数据流，在相邻的轨道之间留有足够的间隔，以避免轨道间的干扰。提供了单个读出点102，并沿所述轨道采集信号。通常，将来自相邻轨道的串扰视为噪声。由于不存在径向信息(因为仅对波形进行切向采样)，因而仅能构建沿轨道100的点102的能量分布的投影(projection)。但是，从该信息难以得出关于像差的信息，因为投影的原因，不再能明确无疑地重建所述像差。
在任何场合，轨道100之间的间隔限制了可得到的存储容量，而一维光存储系统中的数据的串行性质又限制了可得到的数据吞吐量。结果，逐渐形成了二维光存储的概念(TwoDOS)，该概念基于新颖的二维通道编码和先进的数据处理，并结合由实现并行读出的多点光路构成的读通道。对12cm光盘，预计TwoDOS能实现至少50GB的容量，且其数据速率至少为300MB/s。
参考附图2，一般地，TwoDOS光盘的格式基于宽螺旋轨道(broadspiral)，其中，信息以二维特征的形式进行记录。使用多个光源实现了并行的读出。可以通过让单个激光束通过光栅产生激光点阵列202来生成所述多个光源。其他备选方案包括使用激光器阵列或光纤装置。以二维的方式写信息，意味着在不同的位行(bit row)之间存在相位关系。在图2中示出了蜂巢结构200，该结构可以用二维通道码(two dimensional channel code)进行编码，这有利于二维检测。如图所示，数据保存在宽的元轨道(meta-track)中，而该元轨道由几个位行组成，其中，所述宽的元轨道由保护带204(即不含数据的空间)包围。光点阵列202对所述宽螺旋轨道的整个宽度进行扫描。所述光盘上的二维图案反射来自各激光点的光，该光然后在光电检测集成电路上被检测，并由后者产生一些高频信号波形。将该组信号波形用作二维信号处理单元的输入(如图3示意所示)。上述装置的并行性增加了可得到的数据吞吐量，并允许将各个轨道连续排布，即轨道之间不留间隔。然而，应当理解，所有的编码和数据处理操作不仅需要考虑相邻位之间的时间上的相互作用，也需要考虑它们之间的空间上的(跨轨道)相互作用。因此，整个记录系统在本质上成为了二维系统。
本发明的目标是提供一种用于数据的二维光存储的方法和设备，从中，可以得到光读出点的光学像差。
从而，根据本发明，提供了一种将用户数据以二维光存储形式存储在光存储介质上的方法，所述方法包括将用户数据写入所述介质，并且除所述用户数据以外还在所述介质的一个或多个已知位置设一个或多个校准位。
同样根据本发明，提供了一种读出存储在光存储介质上的用户数据的方法，在所述介质上，用户数据以二维格式进行存储，且除所述用户数据以外，还在所述介质的已知位置设有一个或多个校准位，所述方法包括用入射电磁辐射连续地照射所述光存储介质的各部分，并根据从上述各部分反射的电磁辐射重建用户数据，确定从所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的信号波形，并根据该波形重建所述一个或多个校准位反射的所述辐射的电场分布。
优选的方式是，对所述信号波形执行矩阵乘法，以得到线性干扰系数，然后根据这些系数重建从所述一个或多个校准位反射的所述辐射的电场分布。优选的方式是，该方法还包括根据所述电场分布得到关于所述入射电磁辐射的像差的步骤。该方法可包括如下步骤确定所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的电场分布的质心，并根据该质心确定光存储介质和/或入射电磁辐射的径向偏移和/或倾斜。该方法可包括如下步骤确定从所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的电场分布的强度，并根据该强度确定入射电磁辐射的球面像差值和/或散焦。在此例中，该方法还可包括这样的步骤确定所述强度的椭圆率，并根据该椭圆率确定入射电磁辐射的像散程度。
本发明还延伸到用以读出存储在光存储介质上的用户数据的设备，在所述介质上，除了所述的用户数据，还在已知位置设有一个或多个校准位，所述设备包括使用入射电磁辐射连续照射所述光存储介质的各部分的装置；根据所述部分反射的电磁辐射重建所述用户数据的装置；确定从所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的信号波形的装置；以及根据所述信号波形重建从所述一个或多个校准位反射的所述辐射的电场分布的装置。
在一个优选实施例中，所述设备可包括用于从所述信号波形识别入射电磁辐射的像差的装置。优选的方式是，提供校正所识别的像差的装置。
本发明还可延伸到一种二维光存储介质，该介质用于接收和存储二维格式的用户数据，并在该介质的已知位置设有一个或多个校准位。
如图2所示，在二维光存储信息中，将所述的位设置得如此之近，以至于切向和径向的码间干扰影响了所述信号波形。在一维光存储介质中，将此视为噪声，而在二维光存储介质中则将此视为附加信息。实际上，这种附加信息允许对所述波形进行附加的径向采样。而这使得重建光盘的二维平面处的光点的能量分布成为可能，因为可得到二维信息，因而可更容易地得到所述光学像差。根据本发明，通过读出已知的位模式(校准位)，这些位模式能够以低密度的形式分布在光盘上，可得到所述能量分布。可以重建光盘上的光点的能量分布，并且，从该能量分布中可得到所述光点的像差，然后，可通过改变光路中的参数或通过调整均衡器(或信号检测系统中的目标响应)来校正所述像差。
因而，在本发明的优选实施例中，在光盘上的特定位置处设置了校准凹坑，例如，在引导区和/或在数据中稀疏地设置了校准凹坑。测量了读出校准位时所得的信号波形，并对这些信号执行矩阵乘法，以得到线性干扰系数。而因为位序列(沿所述二维模式的所有位行)是已知的，因而可完成以上过程。可以根据这些线性干扰系数重建所述凹坑处读出点的电场分布。可以至少在两方面利用该信息所述信号处理单元可以将该信息用作其设定值的输入，从而它使用光通道的测量响应而不是预期响应。
可调整OPU的设定值，以优化光点形状并减少像差。
通过引用本文说明的实施例，可以阐明本发明的这些和其他一些方面。
现在，通过举例和参考附图，对本发明的实施例进行说明图1是一维光存储装置中的数据存储的示意图；图2是二维光存储装置中的数据存储的示意图；图3是适于在二维光存储装置中使用的信号处理单元的示意框图；图4示出了用于二维光存储的示意格式(为简单起见，示出了七行宽螺旋轨道)，其中每个六边形对应一个位单元；图5a是七位的六边形位簇(bit cluster)的示意图；
图5b示出了图5a的七位六边形位簇的波前的两种双线性干扰自干扰s0，0和s1，1以及互干扰x0，1和x1，1。
具体实施例方式
从而，形成了用于二维光存储的新概念，其中，光盘上的信息在本质上具有二维特性。其目的是在第三代光存储(具有λ＝405nm的波长和0.85的NA的蓝光光盘(BD))中实现2倍的数据密度增加和10倍的数据速率(相对于光读出系统的相同物理参数)增加。
如上所述，在该新概念中，位被组织成宽螺旋轨道。这样的螺旋轨道由相互堆叠的、具有径向的固定相位关系的一些位行组成，使得所述位配置成二维的网格。选择所述位的二维封闭六边形排列次序，是因为其敛集率比正方网格的敛集率高15％。
如附图4所示，用一个空的位行组成的保护带对所述宽螺旋轨道的连续盘旋进行分隔。实现了用于并行读出的多点光路(multispotlight path)，其中，每个点具有BD特性。以二维方式，即在所述宽螺旋轨道的所有位行内同时执行具有均衡、定时恢复和位检测功能的信号处理。
二维光存储的一个特征是，在所有方向(切向和径向)上，一个位距其最近的相邻位的距离是相同的。结果，当假设凹坑位(pit bit)的凹坑标志包括了整个六边形位单元时，可能会发生称为“信号折叠(signal folding)”的问题。对于由一些相邻凹坑位组成的较大的连续凹坑区，根本不存在衍射。因此，较大的凹坑区和较大的非凹坑区(或“平面”)将显示相同的读出信号，因为此时它们均以完美镜面的方式工作。因此，所述通道变得高度非线性，且已经开发出用于标量衍射的非线性信号处理模型，其中，计算了所有可能的六边形簇的信号电平(见M.J.Coene的“用于光记录中的标量衍射的非线性信号处理模型”(Nonlinear Signal Processing Model for Scalar Diffractionin Optical Recording，10 November 2003，Vol.42，No.32，APPLIEDOPTICS)
Ii=1-Σt<jcibi-2Σdijbibj]]>式中，bi为指示位置I处有凹坑存在的位数值，ci为线性系数，dij为描述光盘上的位模式的信号响应的非线性系数。
以上提及的信号处理模型产生了线性和双线性项，在所述双线性项中，存在对于各凹坑位(足够接近中心，使得所述位处于照射点区域中)的自干扰项和对于各凹坑对(两个凹坑位均处于所述照射点区域内)的互干扰项。从而，参考附图5a，它提供了关于六边形结构和相应的位的示意图。对于信号重建而言，接近中心位的位是很重要的。在图中，示出了最近的相邻位。中心位标记成b0，周围的位标记成b1至b6。借助于以上提及的等式，可以重建光盘上的电场。参考附图5b，它示出了七位六边形位簇上的波前的两类双线性干扰自干扰s0，0和s1，1以及互干扰x0，1和x1，1。
根据本发明提出除数据本身外，在光盘上的特定位置(如引导区)上提供了已知的位模式和/或在数据间稀疏地提供了已知的位模式。在这些位置处，可以得到光点的能量分布(处于这些位模式的已知位置)，并且，从所述能量分布可得到所述像差。可以用该信息来恰当地对准光路。例如，可测量光盘的倾斜和散焦，从而，可以对光盘进行调整来使该误差变得最小。也可将该信息用于信号处理单元来调整均衡器的目标响应，从而调整所述通道的预期响应。
更详细地说，引用上述的等式，可以证明线性系数ci是处于光盘位置i处的凹坑的场分布的量度。因而，如果位序列已知，且结果得到波形被测量，则可以用以上的等式来拟合系数ci(和dij)。本领域技术人员当知，上述等式在其系数c和d上是线性的，因而简单的矩阵求逆便已足够。因为位模式是已知的，因此可以预先进行该求逆运算，因而使得算法的复杂度比较低。
具体来说，使用本发明可从所述线性系数得到的有用量是光盘上场的质心，可以将其变换成径向偏移/倾斜。该量可通过将c系数的线性和乘以凹坑的(已知的)空间坐标来得到。
强度[(x2+y2)E(x，y)]的分散程度，即线性系数c的二阶矩，与球面像差和散焦有关。
所述强度的椭圆率，即(x^2-y^2)E(x，y)。该量与像散有关。
可以将本发明用于许多不同的二维光存储应用，包括芯片组、OPU光路和光盘介质等光存储装置。实际上可以预期，在二维光存储的未来标准化过程中，本发明的校准位可成为二维光盘的必要特征。
应当注意，以上提及的实施例说明而不是限制本发明，且在不背离由所附的权利要求书规定的本发明的范围内，本领域技术人员当能设计许多另外的实施例。在权利要求中，不应将放置在圆括号内的任何附图标记视为对权利要求的限制。总的说来，“包括”和“包含”等用词不排除那些不同于权利要求或说明书中列举的元件或步骤的元件或步骤。对元件的单数引用也不排除对该元件的复数引用，反之亦然。可通过包括几种不同元件的硬件和经过适当编程的计算机来实施本发明。在列举几种装置的装置权利要求中，可以用同一种硬件来实施这些装置中的几种装置。而在互不相同的从属权利要求中阐述了一些特定措施的事实并不表明，不能将这些措施的组合来获益。
权利要求
1.一种将用户数据以二维光存储形式存储在光存储介质上的方法，所述方法包括如下步骤将用户数据写入到所述介质，除所述用户数据以外，还在所述介质的一个或多个已知位置上设一个或多个校准位。
2.一种读出存储在光存储介质上的用户数据的方法，其中，用户数据以二维格式存储，除用户数据外还在所述介质上的已知位置上设一个或多个校准位，所述方法包括如下步骤用入射电磁辐射连续地照射所述光存储介质的各部分；根据从所述各部分反射的电磁辐射来重建所述用户数据；确定关于从所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的信号波形；以及根据该信号波形重建从所述一个或多个校准位反射的所述辐射的电场分布。
3.如权利要求2所述的方法，其中，对所述信号波形执行矩阵乘法以得到线性干扰系数，并根据所述系数重建从所述一个或多个校准位反射的所述辐射的电场分布。
4.如权利要求3所述的方法，还包括如下步骤从所述电场分布取得关于所述入射电磁辐射的像差。
5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，包括如下步骤确定从所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的电场分布的质心，并根据该质心确定所述光存储介质和/或入射电磁辐射的径向偏移和/或倾斜。
6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，包括如下步骤确定从所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的电场分布的强度，并根据该强度确定入射电磁辐射的球面像差和/或散焦。
7.如权利要求6所述的方法，还包括如下步骤确定所述强度的椭圆率，并根据该椭圆率确定入射电磁辐射的像散程度。
8.一种用于读出存储在光存储介质上的用户数据的设备，其中，用户数据以二维格式进行存储，除所述用户数据以外还在所述介质上的已知位置设有一个或多个校准位，所述设备包括用入射电磁辐射连续照射所述光存储介质的各部分的装置；根据从各部分反射的电磁辐射重建所述用户数据的装置；确定从所述一个或多个校准位反射的电磁辐射的信号波形的装置；以及根据所述信号波形重建由所述一个或多个校准位反射的所述辐射的电场分布的装置。
9.如权利要求8所述的设备，还包括根据所述信号波形识别关于所述入射电磁辐射的像差的装置。
10.如权利要求9所述的设备，包括用以校正所识别的像差的装置。
11.一种接收和存储二维格式的用户数据的二维光存储介质，其上的已知位置处设有一个或多个校准位。
全文摘要
本发明涉及包含具有存储器的计算机的数据处理系统，所述存储器用以存储并取得至少一个实施预定功能的应用程序，并用以存储和取得至少一个数据文件，所述计算机包括用以在该计算机和该计算机的用户之间进行娱乐交流的用户界面，所述至少一个应用程序包含验证软件和处理软件，所述验证软件与所述至少一个数据文件一起检查并实现所述应用程序的可操作性，所述处理软件用于和所述至少一个数据文件一起基于所述验证软件的所述实现来执行所述功能，并且，可独立地和与所述处理软件无关地执行所述验证软件。
文档编号G11B7/00GK1890725SQ200480036148
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月30日 优先权日2003年12月8日
发明者A·M·范德李, C·布什, D·M·布鲁尔斯, P·库普斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司