专利名称：用于重现光盘信息的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于重现光盘上的信号的装置和方法，特别是涉及一种为此进行二进制化的装置和方法，用于将利用信号拾取器重现的模拟信号变换为数字信号。
当重现光盘上按比特信息记录的数据时，要利用具有固定电压电平的限幅信号进行二进制化。然而，通过二进制化得到的数字数据可能具有边界移动，并且当重现的信号产生波形包络变化、幅值变化或幅值不对称时，正确的重现变为不可能。因而，对于重现其中以代表信息的凹坑长度重现的标记边界数据，这种状况不是适当的二进制化的状况。
因而，提出一种控制方法，通过适应重现信号的幅度变化和不对称性，能使该限幅信号总能保持在最适当的电平，即使对于这样重现的信号也是如此。例如，3-291736/1991的日本专利申请提出了一种前馈控制，其检测重现波形的峰值电平和谷值电平，并按照该限幅信号向二进制化电路输出其中值点。此外，还提出对限幅信号的反馈控制，使得通过二进制化得到的数字数据的数字“1”和“0”的差(DSV)在代表二进制码的直流分量在理想状态为零时变为零。
在引起重现的信号的波形包络变化、幅值变化和幅值不对称的各种因素之中，由于重复记录引起的记录层的劣化、记录层的灵敏度差异和散焦程度与偏离轨道程度的变化以及类似因素产生的频率具有几十千赫或更低的分量。
当在重现的信号中没有产生幅值变化时，通过利用具有固定电压的限幅信号使二进制化后的数字信号的边界移动变得最小。然而，当产生重现的信号的幅值变化以及信号跟随幅值变化时，对于上述的波形包络变化、幅值变化的频率响应，大约几十千赫的频率是最适当的。如果该频率响应变快，限幅信号趋于跟随代码本身，响应于重现的信号的限幅信号的相位延迟加强了利用限幅信号通过二进制化得到的数据的边界移动。
然而，在其中以扇区为单位记录数据的光盘中，其中，在镜平面中形成预坑(prepit)的预坑区与具有脊轨或槽轨的记录区之间在反射率方面存在差别，这样就使得当重现信号时，重现的信号的电压电平在边界处是突变性。此外，当在距记录轨道半个轨道的内侧和外侧处以无摆动的方式在光盘上分布预坑信号时，按照半个轨道的激光束偏差重现各凹坑。然而，为了增加重现信号的信噪比，最好检测沿跟踪轨道方向的差动信号，而不是检测利用与跟踪轨道偏差检测相似的技术按正常的信号重现方式产生的和信号。然而，当检测作为差动信号的按照摆动方式分布的数据时，重现信号的正负极性相对参考电压的中心值交替变化，重现的信号具有突变的电压电平。然而，如果按照大约十千赫的限幅信号的低的频率响应通过边界拾取信息，限幅信号不能在记录区的起始点产生向应，要经过一定时间直到将限幅信号会合到对于二进制化适宜的电平上。因此，格式化效率变低。
本发明的目的是提供进行二进制化的方法和装置，以便产生用于重现在光盘中的信息的适当的限幅信号。
按照本发明的一个目的是，为了重现记录在光盘中的信息，一信号拾取器由光盘重现模拟信号，其中重现的模拟信号包括在沿一轨道的不同区域之间的边界处产生的突变性。一限幅信号控制器连续地根据模拟信号对于存在外部干扰的限幅信号进行校正，以及一比较器利用限幅信号对模拟信号进行二进制化处理并产生二进制化的信号。一转换器根据包括在模拟信号中的突变点改变限幅信号的频率响应。该转换器例如包含时基发生器，用于产生时基信号，根据模拟信号中的突变点改变限幅信号的频率响应；以及一开关，其根据由时基发生器接收的时基信号改变频率响应。例如，在反射率的突变点，例如在镜平面和脊区之间的边界处或在无有效数据的区域内将频率响应变换为高速响应，以便对限幅信号快速会合到重现的信号幅值的中心。然后，当在检测到该突变的信号之后经过一预定时间时，通过利用例如在起始值处的会合值，将频率响应改变为低速响应。这种对于限幅信号的频率响应的控制使二进制化的数据的边界移动保持很小，并且防止格式化效率降低，即使当重现的信号的幅值变化或发生类似情况时也是如此。
在一个实例中，对于来自具有包括在数据区之前的频率可变振荡器(VFO)区的预坑区的扇区格式的光盘输出的模拟信号，转换器改变限幅信号的频率向应，使得限幅信号在VFO区中的第一区域内由其起始点具有第一频率响应，以及具有第二频率响应，其具有在接续VFO区中的第一区域中的第二区域以及在预坑区域中的数据区的低于第一频率响应的频率响应。
在另一个不同的实例中，光盘具有一定扇区格式，而该扇区格式包含记录区和具有对轨道向内方向和向外方向按半个轨道移位的各凹抗的预坑区，一选择器选择在预坑区中沿跟踪轨道方向的加和信号或在记录区中沿跟踪轨道方向的差动信号。该加和信号或差动信号作为模拟信号与限幅信号相比较。该转换器在模拟信号中的突变的信号之后在第一区中将限幅信号的频率响应改变为第一频率响应，以及在接续第一区的第二区中改变为慢于第一频率响应的第二频率响应。
按照本发明的另一目的是，光盘具有包含预坑区和记录区的扇区格式，转换器在预坑区的起始点和在记录区中的第二区的起始点改变频率响应，该第二区接续预坑区后面的记录区中的第一区。
按照本发明的再一目的是，光盘按恒定线速度(CLV)控制，转换器包含一检测光盘转数的检测器，并提供由检测器检测的转数与正常转数的差，根据该转数的差改变限幅信号的频率响应。虽然，光盘的转数刚好在信号拾取器实现轨道跳跃或寻找之后还没有达到预定的数值，通过利用转换器调节限幅信号的频率响应，使刚好在轨道跳跃或寻找之后数据重现变得更可靠。
本发明的优点是可以产生用于重现光盘的适当的限幅电平。
参照附图和结合本发明的各优选实施例所做的如下介绍将使本发明的这些或其它目的和特点变得更清楚，其中
图1是光盘的重现系统的方块图；图2是二进制组件的方块图；图3是滤波器的示意图；图4是另一种二进制组件的方块图；图5是积分器的示意图；图6是当信号的波形包络和幅值变化时，重现的信号和限幅信号的示意图；图7是用于表示当利用限幅信号对重现的信号进行二进制处理时的边界移动的示意图；图8A是按正常方式对重现的信号响应的限幅信号的示意图，图8B是对重现的信号超前响应的限幅信号的示意图；图9是扇区格式和重现的信号的示意图；图10是限幅信号控制的时间关系图；图11是控制器的频率响应控制流程图；图12是限幅信号控制的另一种时间关系图；图13是光盘的不同的重现系统的方块图；图14是限幅信号控制的另一种时间关系图；以及图15是限幅信号控制的再一种时间关系图。
下面参阅各附图，其中在几个示意图中，相似的参考标号代表相似的或相应的部分，图1是-系统示意图，其中利用主轴电动机2控制光盘1的旋转，使从信号拾取器3侧观察的速度是恒定的。主轴电动机2向控制组件4输出转数信息“a”。通过重现记录在盘上的预定的信息图形和检测由重现的信息图形的信息图形长度也可以检测转数信息“a”。
由光盘1重现的信号利用光头放大器5放大，由差分放大器6得到误差信号“b”，经过伺服控制组件7输出到驱动机构8。因此，控制光信号拾取器3的聚焦和位置。
另一方面，由前置放大器9接收的重现的信号利用均衡器组件10对波形进行均衡，作为信号“C”输出到二进制组件11。信号“C”通过二进制组件11变换为数字信号“d”。锁相环(PLL)组件12根据变换的数字信号“d”和接收的外部标准时钟信号“e”输出重现的数据“f”和重现时钟信号“g”。控制线“h”输送用于锁相环的起动信号。
图2是二进制组件11的一个实例的详细的方块图。电压比较器13将输入信号“c”与用于二进制的限幅信号“i”进行比较，由缓冲器18输出二进制处理的数字信号“d”。顶侧波形检测电路14和底侧波形检测电路15检测输入信号“c”的波形包络的顶侧电压和底侧电压。由低通滤波器16限制检测的电压“k”和“l”的带宽，提供信号“m”和“n”。电压分压器17输出信号“m”和“n”的中间的电压作为限幅信号“j”。
低通滤波器16例如是包含一电阻和一电容的一阶低通滤波器。如图3所示，该滤波器包含电阻19、另一电阻20、电容21和模拟开关22，根据控制信号“j”选择电阻19或20。因此，利用电阻19或20的电阻值可使输出信号“m”、“n”限定的频带不同，限幅信号“j”的频率响应是可变的。
图4表示二进制处理组件11的一个实例的另一方块示意图。电压比较器13将输入信号“c”与用于二进制的限幅信号“j”相比较，缓冲器18输出二进制的数据，正像先前的实例一样。进而，利用减法器23对电压比较器13的各差动输出进行减法运算。由积分器24接收由减法器23输出的差。积分器24的输出或限幅信号“i”是二进制的数据DSV。当数据“1”的数目等于数据“O”的数目时，积分器的输出相对于参考电压为零。然而，将积分器的输出反馈，使得如果DSV＜0，参考电压“j”降低，使DSV增加，如果DSV＞0，参考电压“j”增加，使DSV降低。
图5是积分器24的一个实例的示意图。模拟开关27根据控制信号“i”选择电阻25或26。因而可以选择由电阻25、26和电容27确定的两个时间常数，反馈回路的频率响应是可变的。
图6是当重现的信号的波形包络和幅值变化时，重现的信号和限幅信号的示意图。最好，限幅信号总是受控的，以便通过控制限幅信号适应于波形包络的随时间变化使限幅信号“j”位于波形包络(虚线所示)的中心周围。
图7表示当利用限幅信号对重现的信号进行二进制处理时，在边界移动方面的实验数据的曲线图。横坐标表示限幅信号的频率响应的时间常数，而纵坐标表示二进制的数据的边界移动。当波形包络没有受到外部扰动例如幅值变化时，由于限幅信号的频率响应变慢或接近一固定值，使边界移动变得更小。另一方面，外部干扰叠加到重现的信号上，对于固定值的限幅信号边界移动是很大的，并随频率响应的时间常数增加而降低，在一特定的频率响应状态下达到最低值。当光盘的线速度是6米/秒，以及要重现的信号在8-16倍调制率下，具有0.41微米/比特的最短的比特长度。
如图8A中所示，用实的曲线表示的重现信号与用水平虚线表示的恒定的限幅电平相比较，在图8A中下侧所示的二进制处理的信号中没有产生边界移动。另一方面，如图8B所示，如用虚的曲线所表示的，当限幅信号的频率响应进一步增加时，如在图8B中下侧所示的与在重现的信号中的外部干扰无关边界移动增加。边界移动的发生起因于限幅信号对重现的信号本身的响应，限幅信号对于重现的信号的相位延迟是不能忽略的。
图9表示在上侧的光盘扇区格式的一个实例。在图9上侧，利用对于信息图形的分类的图注表示在一轨道中记录的信息图形的一个实例。在预坑区，数据在光盘镜面中按照凹部记录。在记录区，利用虚线环绕的区域表示的沟槽对照镜面形成，数据记录在沟槽(脊区)的底部。在记录区中形成有记录层。并且当记录数据时，由于利用激光束引起的记录层的相态转变现象形成各凹坑。然而，数据记录过程并不限于相态转变记录方式。在预坑区中的数据区或记录区的起始点，设有VFO区，用于锁定在PLL组件12中的时钟相位。
在图9中的下侧表示当信号拾取器3重现具有上述扇区格式的光盘1时重现信号“c”的波形。设定放大器的极性，以便反射率增加时，形成较高的电压。在图9的下部，表示对于具有如在图7中所示的二进制的数据的最小边界移动的频率响应的限幅信号“j”的频率响应的一个比较实例。如果在图9中所示的扇区格式对于限幅信号“j”不是足够长，限幅信号“j”不能适当地在来自盘的反射光的强度的突变点例如在具有预坑的镜面部分和记录区的沟增部分之间的边界处发生响应。限幅信号“j”会合在波形中点的位置处可能超出VFO区。如果在VFO区的二进制的数据不能正确地重现，利用重现时钟按PLL锁定重现的数据的相位锁定就不会正确地实现。即在数据区的起始点不能重现正确的数据。为了解决这个问题，为了限幅信号会合，必须将VFO区设得足够长，这样会降低格式化效率。
然后，在二进制处理组件11中，在用于在VFO区的起始点锁定限幅信号的频率下，设定按照R1·C1确定的频率响应，并在使二进制的信号的边界移动为最小的频率(例如，在上述数据中为10千赫)下，设定按照R2·C1确定的频率响应，其中在图3所示的限幅信号控制器中的低通滤波器16中的电阻19为电阻R1、电阻20为电阻R2、电容21为电容C1。自然，为了频率控制，R1＜R2。为了通过控制线接收由控制组件4产生的时基信号“i”，模拟开关22在VFO区的起始点选择R1，以及在VFO区的第二半部和接续VFO区的数据区选择R2。
图10表示控制限幅信号的频率响应的一个实例。在图10底部所示的词语“快”和“慢”表示限幅信号的频率响应的速度。在这个实例中，在预坑区中的VFO区或记录区的起始点，控制信号“i”改变，限幅信号快速会合在VFO区中的波形包络线的中心周围。然后，频率响应变为低的频率，以便通过利用会合值作为起始值将二进制数据的边界移动抑制到一个很小的数值。此外，与限幅信号的频率响应改变的同时或刚好在其之后，利用PLL组件12开始锁定时钟相位。然后，当时钟信号的相位开始要与数据的相位比较时，可以得到在VFO区中的正确的二进制的数据，并且锁相是稳定的。与之相似，通过利用图5中所示的积分器来控制限幅信号，根据控制信号“i”设定由R3·C2或R4·C2确定的频率响应，其中电阻25用R3来代表，电阻26用R4来代表，电容28用C2来代表。这样，在VFO区的起始点可以增强限幅信号的响应，而利用该会合电压作为起始值可以设定低速的频率响应。
图11表示控制器4的上述频率响应控制的流程图。
当一个突变信号或预坑信号被检测(频骤10为是)，则建立第一或快频率响应(步骤12)。然后，当预定时间被计时(步骤14为是)，第二或慢频率响应建立(步骤16)。
因此，频率向应在一个扇区被变四次。这个控制对每一突变信号是重复进行的。
图12表示一种扇区格式其中在光盘上相对记录区的轨道沿向内方向和向外方向的半个轨道按照偏移方式形成预坑区。在图11中所示的光盘的预坑区中记录的数据信息图形与在图9中所示的不同。预坑区被分为两个部分，每个部分具有VFO区和数据区，以及每个部分由中心来回移动半个轨道，在这样一种状态下，即其中的各凹坑偏移半个轨道的状态下，利用激光束重现在各凹坑上反射的信号。这样，通过检测沿跟踪方向的差动信号而不是以相似方式检测沿轨道重现的加和信号使S/N比增大。
图13表示如图12所示用于具有偏移的预坑区的光盘1的不同的重现系统。在这种系统中，模拟开关29在来自控制器4的信号“r”的控制下，输出放大器6和9的输出信号中的一个。在偏移的预坑区，模拟开关29根据通过均衡器组件10到二进制组件11的控制信号“r”输出差放大器6的差动信号。在接续预坑区的记录区中，模拟开关29通常由前置放大器9输出一个加和信号。
如图13所示，输出到二进制组件11的重现信号具有3个突变的点。然而，在每个突变的点，根据控制信号“i”改变限幅信号的频率响应。在图11底部所示的词语“快”和“慢”表示限幅信号频率响应的速度。因此，适当地实现了二进制化。控制器4道过检测突变信号和使用类似于图11的计时器在一个扇区的快和慢频率响应之间改变频率响应六次。
图14表示一种改型的情况，其中的限幅信号在预坑区按照快速频率响应以及在记录区变为低速频率响应。在图14的底部处所示的词语“快”和“慢”表示限幅信号的频率响应的速度。在可重写的光盘中，光盘地址信息之类记录在预坑区。地址信息对于记录和重现光盘中的信息是基本的信息。具有预坑的在预凹区再现的信号比在具有以相变记录的凸坑的记录区再现的信号的S/N比率大，信号变形小。因而，在预坑区中的重现是按照限幅信号的快速频率响应实现的，而在记录区则按照低速频率响应实现。在图14所示的实例中，在预坑区的起始点频率响应形成得较快。然后，在限幅电平会合到接续预坑区的数据区之后。形成的频率响应慢于正常的频率响应。
接着，对于按照CLV(恒定线速度)控制旋转光盘的系统介绍数据的重现。按照CLV控制方式，在具有较高转数的内轨道重现之后，当信号拾取器3找到一外侧轨道时，降低转数以保持线速度恒定。在这种情况下，要等待一定时间，直到主轴电动机的转数降低到一预定值为止。然而，如果在主轴电动机2的转数会合到预定值为正可以重现数据，则可以按较高的速度进行轨道的搜索。
图15表示当光头刚好在重现最内侧轨道以后寻找最外侧轨道时的扇区长度的变化。刚好在找到之后，主轴电动机2按照大约对于最内侧轨道的转数旋转，如在图15中对于旋转检测信号所示的，并且扇区长度及时地变得比实际值要短。因此，限幅信号“j”可能没有按照对通常光盘旋转设定的频率响应充分地会合到VFO区，并且没有产生快速的频率响应。然后，通过利用控制组件4来检测主轴电动机的转数检测信号“a”，利用控制信号“i”来控制频率响应的变化。在图15中，词语“快1”、“快2”、“慢1”和“慢2”表示限幅信号频率响应的速度，并设定响应速度，使“快1”＞“快2”以及“慢1”＞“慢2”。在图3和5中所示的限幅信号控制器是经过改型的，以便使模拟开关22、27能根据对于频率响应的控制信号“1”来改变4种阻值。
另一方面，当刚好在外侧轨道之后重现内侧轨道时，限幅信号的频率响应必须变到低速响应。原因在于，按照比通常转数为小的转数重现的信号及时变得更长，以及该限幅信号相对于按照正常旋转的频率响应，限幅信号对于重现的信号产生超前响应。因此，如在图7和8中所示，边界移动变大。
上面介绍了本发明的各实施例，不过对于限幅信号控制的电路并不限于在各实施例中所示的各种实例。
正如上面解释的，根据本发明、在限幅信号受到外部干扰，例如使光盘重现信号的幅值和波形包络线变化或重现信号不对称时，也能按照适当的频率响应使二进制的信号的边界移动为最小。因此，扇区格式化变得更为有效。此外，当光盘的旋转变化时，也可以提供适合的限幅信号。
参照附图结合本发明的各优选实施例已完整地介绍了本发明，要指出，对于本技术领域的熟练人员来说很明显可以进行各种变化和改进。应理解这些变化和改进都包含在由所提出的权利要求限定的本发明的保护范围之内，除非它们与该保护范围偏离。
权利要求
1.一种用于从包括突变点的重现信号重现记录在光盘上的信息的方法，该方法包含的步骤有利用信号拾取器由光盘重现模拟信号；将该模拟信号与一限幅信号相比较，产生二进制化的信号；根据模拟信号对于外部干扰连续地校正限幅信号；以及根据包含在模似信号中的突变点改变限幅信号的频率响应。
2.根据权利要求1所述的用于重现光盘上信息的方法，其中的光盘具有的扇区格式，具有在数据区之前的VFO区，以及在所述改变步骤中，改变限幅信号的频率响应，以便当重现光盘信号时使限幅信号在VFO区的第一区有第一频率响应及在接续VFO区的第一区的第二区中和在数据区中有慢于第一频率响应的第二频率响应。
3.根据权利要求1所述的用于重现光盘上信息的方法，其中的光盘具有记录区以及对一轨道的向内方向和向外方向按半个轨道偏移的各凹坑的预坑区，还包含的步骤有在预坑区沿跟踪轨道的方向产生差信号；在记录区沿跟踪轨道的方向产生加和信号；及选择加和信号和差信号的其中之一作为模拟信号以便与限幅信号比较；其中在改变频率响应的所述步骤中，限幅信号的频率响应在模拟信号中的突变信号之后的第一区中改变为第一频率响应以及在接续第一区的第二区中改变为慢于第一频率响应的第二频率响应。
4.根据权利要求1所述的用于重现光盘上信息的方法，其中的光盘具有的扇区格式具有预坑区和记录区、以及限幅信号的频率响应对于包括预坑区和在记录区中的第一区的区域改变到第一频率响应以及对于接续在记录区中的第一区的第二区改变到第二频率响应。
5.根据权利要求1所述的用于重现光盘上信息的方法，还包含的步骤有检测光盘的转数；检测该转数信息与正常转数的差；以及根据该差值改变限幅信号的频率响应。
6.一种用于重现记录在光盘上的信息的重现装置，包含由光盘重现模拟信号的信号拾取器，其中重现的模拟信号包括各突变点；限幅信号控制器，用于根据由所述信号拾取器接收的模拟信号对于外部干扰连续地校正限幅信号；比较器，用于利用由所述限幅信号控制器接收的限幅信号对由所述信号拾取器接收的模拟信号进行二进制化处理以产生二进制信号，以及转换器，用于根据在模拟信号中的突变点改变由所述限幅信号控制器提供的限幅信号的频率响应。
7.根据权利要求6所述的重现装置，其中所述的转换器包含一时基发生器，用于根据在模拟信号中的突变点，产生改变限幅信号的频率响应的时基信号，以及一开关，其根据由所述时基发生器接收的时基信号改变频率响应。
8.根据权利要求7的重现装置，其中所述信号拾取器由具有一包含在数据区之前的VFO区的预坑区的扇区格式的光盘重现模拟信号，以及所述转换器改变限幅信号的频率响应，以便使限幅信号在VFO区中的第一区中从该区的起始点具有第一频率响应，以及在接续在VFO区中的第一区的第二区以及数据区中具有慢于第一频率响应的第二频率响应。
9.根据权利要求7所述的重现装置，其中所述的信号拾取器由具有一扇区格式的光盘重现模拟信号，该扇区格式包含记录区和具有对轨道的向内方向和向外方向按半个轨道偏移的各凹坑的预坑区；该重现装置还包含一减法器，产生在记录区沿跟踪轨道的方向的差动信号；一加法器，产生在预坑区沿跟踪轨道的方向的加和信号；以及一开关，选择所述加法器或所述减法器的输出，向所述比较器输出模拟信号，其中所述转换器将限幅信号的频率响应在模拟信号中的突变的信号之后的第一区中变为第一频率响应以及在接续第一区的第二区中变为慢于第一频率响应的第二频率响应。
10.根据权利要求7所述的重现装置，其中所述的信号拾取器由具有预坑区和记录区的扇区格式的光盘重现模拟信号，以及所述转换器在预坑区的起始点和在记录区中的第二区的起始点改变频率响应，第二区接着记录区中的第一区，其中频率响应在预坑区和在预坑区后的记录区中的第一区保持相同。
11.根据权利要求6所述的重现装置，其中所述的转换器包含一检测光盘的转数的检测器并提供由所述检测器检测的转数与正常的转数的差，根据该转数差改奕限幅信号的频率响应。
全文摘要
当由光盘重现信息时，比较器将重现的信号与限幅信号相比较以便产生二进制化的信号，同时对于重现信号受到的外部干扰连续地校正限幅信号。一开关根据重现的信号改变限幅信号的频率响应的时间常数。例如将限幅信号的频率响应在预坑区中的第一区中和在记录区中设置得较快，使得限幅电平快速会合，同时，在此之后对于正常的信号将频率响应改变为低的时间常数。因此，使在重现图象信号的二进制化的过程中的差误降低到最小，有效地实现扇区格式化。
文档编号G11B20/10GK1166671SQ97111649
公开日1997年12月3日 申请日期1997年4月3日 优先权日1996年4月3日
发明者上冈优一, 古宫成, 久门裕二 申请人:松下电器产业株式会社