专利名称：光盘设备和光盘处理方法
技术领域：
本发明涉及一种光盘设备，具体来说，涉及用于处理摆动信号的光盘设备和光盘处理方法。
背景技术：
近年来，光盘设备质量有所改进，光盘设备越来越流行。甚至在本领域的各种技术中，也需要较高级别的技术。本领域的技术之一是检测在光盘上提供的摆动预置槽纹并使用根据摆动预置槽纹生成的摆动时钟。然而，光盘在逐年变得更快，更密集。结果，摆动时钟信号变得不稳定。
在涉及摆动时钟信号的现有技术(公开出版号为NO2000-207745的日本专利申请)中，有一个示例说明了执行高速访问的摆动时钟生成电路。在公开出版号为No.2000-207745的日本专利申请中，提供了许多带通滤波器(BPF)电路，甚至在光盘的转数不同的情况下也从许多BPF电路中选择最佳的BPF电路。相应地，消除了噪声，提供了稳定的摆动时钟信号。
然而，在上文描述的现有技术中，由于必须准备许多BPF电路，电路的规模变得较大。此外，随着光盘的转数变化，无法准备正确地对应于转数变化的BPF电路，并且无法完全消除噪声，从而无法获得理想的摆动时钟信号。
换句话说，在上文描述的现有技术中，在摆动时钟的PLL电路中，一般来说，在来自光学拾取头的再现信号被RF放大器转换为推挽信号之后，推挽信号被放大到某一级别，用预先确定的阈值确定或大或小的输入信号，以在二进制脉冲限制 电路中将输入信号限幅为“1”和“0”的二进制化信号。对二进制化信号和振荡器输出执行相位差比较，在将相位误差反馈到振荡器的PLL电路中执行二进制化信号的平滑内插，并将二进制化信号用作摆动再现时钟。
然而，如稍后所描述的，由于二进制化信号变成轻松地显示噪声的影响的不同时间的信号，在二进制化信号和振荡器输出之间无法正确地执行相位差比较。因此，有一个问题，由于噪声的影响，摆动PLL信号的俘获范围变窄或者产生相位锁定被解除锁定的麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种光盘设备和光盘处理方法，它们不是通过比较摆动信号的二进制化信号与振荡波的二进制化信号，而是通过比较信号的每个半衰期的积分值，生成防噪声的锁相回路(PLL)摆动信号以根据PLL摆动信号执行处理。
本发明是一种光盘设备，包括生成单元，该单元根据从光盘中检测到的反射光束响应光盘上的摆动槽纹生成摆动信号，乘法单元，该单元从生成单元接收摆动信号和给定的振荡波，并将摆动信号和振荡波相乘，积分处理单元，该单元接收乘法单元的乘法结果并对乘法结果进行积分运算，振荡单元，该单元生成振荡波并向乘法单元提供振荡波，振荡波的振荡频率根据积分处理单元的积分结果进行控制，处理单元，该单元根据来自振荡单元的振荡波处理光盘上的信息。
在根据本发明的光盘设备中，检测到的摆动信号不通过像常规的设备那样由限幅摆动信号来二进制化，而是将摆动信号和诸如来自振荡器的正弦波之类的振荡波直接相乘(或在将摆动信号转换为诸如16位信号之类的多值信号之后)，然后对乘法结果进行积分操作。这就允许在摆动的每个阶段比较摆动信号和振荡波的全部面积值。
相应地，与常规的二进制化信号不同，低噪声的影响不会明确地出现在二进制化信号的时间中。如此，由于可以获得防噪声的PLL摆动信号，即使噪声随着光盘变得更快和更密集而增大，也可能提供能够获得稳定摆动PLL信号的光盘设备和光盘处理方法。
附图简要说明
图1是显示根据本发明的一个实施例的光盘设备的方框图；图2是显示根据本发明的另一个实施例的光盘设备的方框图；图3是显示在根据本发明的一个实施例的光盘设备中生成摆动PLL信号的过程的时间图；以及图4是显示根据本发明的一个实施例的光盘设备中的摆动PLL电路的另一个配置的方框图。
具体实施例方式
下面将参考附图，对根据本发明的一个实施例的光盘设备进行详细描述。
图1和2是显示根据本发明的一个实施例的光盘设备的方框图，图3是显示在根据本发明的一个实施例的光盘设备中生成摆动PLL信号的过程的时间图，图4是显示根据本发明的一个实施例的光盘设备中的摆动PLL电路的另一个配置的方框图。
(基本配置和操作)在图1中，根据本发明的一个实施例的光盘设备A包括ROM20和RAM21(它们是存储区)、控制总体操作的系统控制单元，作为驱动系统，以预先确定的转数旋转光盘D的旋转马达M，以及伺服控制单元12。此外，光盘设备A包括拾取头PUH，该拾取头在光盘D中写入信息，并从光盘D中读出信息。拾取头PUH包括物镜L、诸如四通道光检测器之类的光检测器PD，以及发出激光束的激光二极管LD。
伺服控制单元12连接到伺服控制系统15的处理电路。伺服控制系统15的处理电路包括物镜引导电路、焦距控制电路、物镜驱动信号开关、物镜驱动电路、摆动信号检测器等等(未显示)。伺服控制系统15的处理电路执行焦距缩回操作等等。
光盘设备A还包括从拾取头PUH的光检测器PD向其中提供检测信号的前置放大器12、RF电路16(从前置放大器11向其中提供放大信号)，以及摆动PLL电路26。RF电路16包括数据处理单元18，该单元将要记录的从外部发出的信号或由拾取头PUH检测到的检测信号执行编码/解码处理或ECC处理。数据处理单元18连接到RAM19，该RAM19提供工作区和接口I/F25，该接口在光盘设备A和外部设备之间交换信号。
作为本发明的一个特征的摆动PLL电路26包括推挽电路27，从前置放大器11向该电路提供检测信号(A、B、C和D)，乘法器28，向该乘法器提供推挽电路27的输出，积分器29，向该积分器提供乘法器28的乘法结果，循环补偿器30，向该补偿器提供积分器29的积分结果，以及电压控制振荡器(VCO)31。循环补偿器30的控制信号被提供到VCO31，VCO31通过根据控制信号控制振荡波的频率来生成振荡波。VCO31振荡正弦波、矩形波、以及梯形波中的至少一个作为跟随摆动信号的振荡波。振荡波的频率由从循环补偿器30提供的控制信号来控制。
在上述配置中，系统控制单元22使用RAM21作为工作区，并根据包括记录在ROM20中的本发明的程序执行预先确定的操作。光盘D用从光学拾取头PUH输出的光束照射。来自光盘D的反射光束被前置放大器11转换为电信号。电信号通过RF电路16输入到数据处理单元18。
物镜引导电路、焦距控制电路、物镜驱动信号开关、物镜驱动电路、摆动信号检测器等等(未显示，包括在伺服控制系统15的处理电路中)，执行焦距缩回操作等等。
如稍后所描述的，与焦距缩回操作同时检测对应于光盘上的摆动预置槽纹的摆动信号W。响应摆动信号W由摆动PLL电路26生成摆动PLL信号WPLL，并提供到伺服控制电路12和数据处理单元18。
在数据写入操作中，通过使用由写通道电路(未显示)生成的写入时钟，数据处理单元18将错误检测代码(EDC)和ID添加到通过I/F25传输的数据，对数据执行数据加密处理，以便稳定伺服，将纠错码(ECC)添加到数据，将同步信号添加到数据。此外，数据处理单元18对信号(同步信号除外)进行调制，并将信号(同步信号除外)传输到写入功率控制信号单元(未显示)。通过激光二极管驱动电路(未显示)根据对应的介质的最佳写入策略在介质上写入同步信号除外的信号。
在数据读出操作中，来自光学拾取头PUH的检测信号被前置放大器11放大，由RF电路生成的RF信号被通过最佳均衡器传输到读取缓冲器(未显示)和PLL电路(未显示)。用由PLL电路生成的读出时钟在读取缓冲器中读取通道数据。在已经读取的数据中，由数据处理单元18读出同步符号数据。然后，执行纠错处理和磁盘加密处理，数据通过I/F25传输到外部设备。
(摆动信号处理)下面将参考图3所示的时间图详细描述根据本发明的摆动PLL电路，该电路生成摆动PLL信号PLL。在光盘D中形成摆动，即，在径向上振荡的槽纹，以便摆动变成获得读取通道信号处理的时基的线索，如由对应于磁盘的线性速度中的变化的写入时钟构成。作为摆动信号W检测摆动的周期，作为摆动PLL电路26中的摆动PLL信号PLL生成与摆动信号W同步的振荡波。
从激光二极管LD发出的激光束通过物镜L被焦距到磁盘的面上，根据反射光束的检测信号从光检测器PD输出。光检测器PD包括划分为四份的光接受表面，光检测器PD根据衍射方向区别光强度。由于光检测器PD的输出是非常小的电流量，输出被前置放大器11放大到比较大的电压，以便便于执行随后的处理。如图3所示，在摆动PLL电路26中包括的推挽电路27中，通过对来自前置放大器11的信号执行算术运算处理，生成摆动信号W，该信号是一个推挽信号，表示来自槽纹的径向衍射光束的平衡(两个径向表面之间的差信号的生成)。
如图3所示，此时，值得注意的是，光盘变得更快，更密集。当光盘受噪声影响时，没有绘制摆动信号W(虚线)的理想形状，摆动信号的输出具有噪声，如从摆动信号W(实线)可以看出的。当在没有采用本发明的技术的情况下，摆动信号W(实线)被二进制化电路二进制化为二进制化信号时，输出包括错误组件(箭头)的二进制化信号L1。从与理想二进制化信号L2可以看出，由于二进制化信号L1包括错误组件(箭头)，因此，无法正确地执行振荡波的相位比较。在使用二进制化信号的情况下，由于噪声的显著的影响，产生了这样的麻烦摆动PLL信号的俘获范围变小，或者，相位锁定被解除锁定的麻烦。
在本发明中，检测到的摆动信号W没有被二进制化，但是，摆动信号W用来自VCO31的振荡波相乘，对乘法结果进行积分运算，然后，根据积分结果执行振荡波的频率控制。这就使得检测到的摆动信号W和振荡波的比较作为一个周期单位的信号区域来执行。相应地，由于小噪声不会直接影响比较结果，甚至在较快和较密集的光盘中，可以获得稳定的摆动PLL信号。
VCO31是可以根据来自外部的控制输入改变频率的振荡器。在摆动PLL电路26中，控制系统被配置为振荡器的频率和相位与摆动信号W同步。
摆动PLL信号WPLL(是VCO31的输出)和摆动信号W(是包括摆动的推挽信号)由乘法器28相乘。此时，由于处理是乘法，当摆动PLL信号WPLL和摆动信号W的极性彼此匹配时，输出正值，当摆动PLL信号WPLL和摆动信号W的极性彼此不同时，输出负值。
假设摆动PLL信号WPLL和摆动信号W的频率彼此几乎匹配，而摆动PLL信号WPLL和摆动信号W的频率彼此完全不匹配，当乘法结果用时间常数进行平均，并对其进行观察时，在摆动PLL信号WPLL和摆动信号W的相位极性彼此匹配的情况下，乘法结果变为正值，在摆动PLL信号WPLL和摆动信号W的相位极性分别变为反相的情况下，乘法结果变为负值。
如图3所示，通过对正弦波S1、S3和S5(它们是摆动信号W和VCO31的振荡波)的乘法处理获得乘法器输出S2、S4和S6。然而，正弦波用作图3中的振荡波，矩形波、梯形波等等可以用作振荡波。
当正弦波S1的相位对应于摆动信号W的相位时，由积分器29获得最大乘法器输出S2。当正弦波S3和摆动信号W之间的相位差是±90度时，可以获得几乎为零值的乘法器输出S4。当正弦波S5和摆动信号W之间的相位差是±180度(反相)时，可以获得具有负最大值的乘法器输出S6。
由积分器29对乘法器输出S2、S4和S6进行积分操作，可以通过将积分结果的信号提供到循环补偿器30，根据VCO31中的积分值来执行诸如正弦波之类的振荡波的频率控制。优选情况下，积分器29的积分操作时间是VCO31(它是一个振荡器)的一个周期的整数倍。
VCO31的信号的相位与摆动信号W的相位构成90度时的一个点被设置为一个固定的收敛点，对振荡频率进行控制，以使其当VCO31的信号的相位接近摆动信号W的相位(相位差是0度)时增大，对振荡频率进行控制，以使其当VCO31的信号的相位接近反相时降低。这使得VCO31的振荡波的相位与摆动信号W的相位同步。
参考控制系统的开环转移特性，由于在简单负反馈的情况下相位信息是作为频率中的变化返回的，控制系统作为第一级时滞系统而稳定。然而，需要摆动信号W的相位和VCO31的信号从90度切换的状态，以便生成一个值，用于控制VCO31的频率，来自控制固定的点的控制范围变得不对称。相应地，在循环补偿器30中，优选情况下，通过对比控制带较低的电流执行积分补偿，可以消除稳态偏差。此外，由于有时积分补偿在收敛期间妨碍收敛，优选情况下，在确认收敛之后进行积分补偿，或者，优选情况下，只在收敛期间引入微分补偿。
例如，从VCO31获得的摆动PLL信号WPLL被提供到数据处理电路18，并被用作检测信号的再现处理或给定信号的记录处理的基准信号。此外，摆动PLL信号WPLL被提供到伺服控制单元12，在对旋转马达N的转速进行控制时被用作基准信号，以便使光盘D的线性速度恒定。
如图2所示，优选情况下，摆动信号W不是被转换为模拟信号，而是转换为诸如8位、16位和64位之类的多值信号，以通过将多值电路32插入到摆动PLL电路26中的推挽电路27的随后的阶段来执行相同的处理。优选情况下，在乘法器28和积分器29之间提供多值电路32，以在其他地方提供多值电路32。近年来，由于可以以比较低的成本获得用于数字处理的集成电路，和模拟信号相比，多值信号常常以较低的成本获得高速处理。在此情况下，不是通过设置限制电平来二进制化摆动信号W，以便可以获得稳定和防噪声的摆动PLL信号WPLL，这是本发明的优点。
根据本发明的光盘设备的摆动PLL电路26，通过对摆动信号W和振荡波执行乘法处理，以及通过对乘法处理执行积分处理，在信号区域执行检测到的摆动信号W和振荡波(如正弦波)的相位比较，以便即使混合了小于摆动的噪声，和使用常规二进制化处理的情况相比，摆动PLL电路26很难受噪声的影响，并可以显著地改进防噪声特征。
图4所示的配置是根据本发明的光盘设备的摆动PLL电路26。图4所示的摆动PLL电路26包括电压控制放大器(VCA)41，从推挽电路27向该电压控制放大器提供摆动信号W，低通滤波器(LPF)/高通滤波器(HPF)42，它们连接到VCA41、A/D转换器43，该转换器连接到LPF/HPF42、HPF45，该HPF连接到A/D转换器43、LPF47，该LPF连接到HPF45，电平检测器40，该电平检测器从LPF47获得输出，D/A转换器44，该转换器连接到电平检测器40。摆动PLL电路26还包括乘法器/积分器48，该乘法器/积分器接收LPF47，余弦波引用49，用于提供余弦波和从相位管理单元59接收控制信号，门限电路52，用于接收乘法器/积分器48的输出，乘法器/积分器51，用于接收LPF47的输出，正弦波引用50，用于提供正弦波，并从相位管理单元59接收控制信号，极性反转单元53，用于接收乘法器/积分器48的输出以反转极性，频率方向控制单元46，用于接收A/D转换器43的输出以控制频率方向。此外，摆动PLL电路26还包括选择单元54，用于接收频率方向控制单元46、极性反转单元53、以及门限电路52的输出，并根据乘法器/积分器51的输出结果来输出这些输出中的一个，循环补偿单元55，用于接收选择器单元54的输出，D/A转换器56，用于接收循环补偿单元55的输出，VCO57，用于接收D/A转换器56的输出，分频器58，用于接收VCO57的输出，相位管理单元59，用于接收分频器58的输出以执行相位管理。
根据图4所示的配置，通过提供频率方向控制单元46，摆动信号W的频率和VCO31的振荡波的频率。例如，在频率差不低于10％的情况下，通过选择器单元54的操作，频率方向控制单元46的输出被提供到循环补偿单元55。变成摆动PLL信号WPLL的余弦波的频率可以在余弦波引用49中得到正确而有效的控制。当检测到摆动信号的极性反转时，在极性反转单元53的作用下，信号被颠倒和输出。此外，通过提供正弦波引用50，该正弦波引用50输出第二个振荡波，正弦波引用50的乘法器/积分器51，检测摆动信号的极性反转点，检测摆动的汇点，并检测代码。通过利用这些检测结果，可以获得进一步的稳定摆动PLL信号WPLL。
虽然本领域技术人员可以根据上文描述的各个实施例来理解本发明，但是本领域技术人员可以轻松地对这些实施例进行各种修改，在没有任何发明能力的情况下，本发明可以应用于各种模式。因此，本发明不仅限于上述实施例，本发明还可以涵盖符合所说明的原理和新颖的特点的广泛的范围。
如上所述，根据本发明，可以以这样的方式在信号区域执行相位比较，以便根据光盘中的预置槽纹的摆动检测到的摆动信号和振荡器的正弦波等等在一定的时间段内进行相乘和积分操作。因此，该光盘设备和光盘处理方法可以获得稳定的摆动PLL信号，而基本上不会影响低噪声。
权利要求
1.一种光盘设备，其特征在于包括生成单元(PUH，11和27)，根据从光盘中检测到的反射光束响应光盘上的摆动槽纹生成摆动信号；乘法单元(28)，用于从生成单元接收摆动信号和给定的振荡波，并将摆动信号和振荡波相乘；积分处理单元(29)，用于接收乘法单元的乘法结果并对乘法结果进行积分运算；振荡单元(31)，用于生成振荡波并向乘法单元提供振荡波，振荡波的振荡频率根据积分处理单元的积分结果进行控制；以及处理单元(18)，用于根据来自振荡单元的振荡波处理光盘上的信息。
2.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，乘法单元将摆动信号和振荡波相乘，而不将来自生成单元的摆动信号二进制化。
3.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，积分处理单元的积分操作时间是振荡单元的一个周期的整数倍。
4.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，振荡单元生成振荡波，该振荡波是一个正弦波。
5.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，振荡单元生成振荡波，该振荡波是一个矩形波。
6.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，振荡单元生成振荡波，该振荡波是一个梯形波。
7.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，进一步包括伺服控制单元，用于根据来自振荡单元的振荡波控制转数，以便使光盘的线性速度恒定。
8.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，进一步包括多值电路，用于将从生成单元输出的摆动信号转换为二进制信号除外的多值信号。
9.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，进一步包括第二个振荡单元(49)，用于输出第二个振荡波；以及样本保持单元(52)，该单元根据第二个振荡波的积分处理单元的积分结果执行样本保持。
10.根据权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，进一步包括频率方向控制单元(46)，用于根据摆动信号和振荡波之间的频率差控制振荡单元的振荡频率。
11.一种光盘处理方法，其特征在于包括根据从光盘中检测到的反射光束响应光盘上的摆动槽纹生成摆动信号；接收摆动信号和给定的振荡波以将摆动信号和振荡波相乘；接收乘法结果以对乘法结果进行积分运算；生成振荡波，该振荡波的振荡频率根据积分结果进行控制；以及根据振荡波对光盘上的信息进行处理。
12.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，对摆动信号和振荡波进行乘法处理，在乘法运算中不将摆动信号二进制化。
13.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，积分的积分操作时间是振荡的一个周期的整数倍。
14.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，在振荡中生成振荡波，该振荡波是一个正弦波。
15.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，在振荡中生成振荡波，该振荡波是一个矩形波。
16.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，在振荡中生成振荡波，该振荡波是一个梯形波。
17.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，根据振荡波对转数进行控制，以便使光盘的线性速度恒定。
18.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，生成的摆动信号被转换为二进制信号除外的多值信号。
19.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，第二个振荡波被振荡，根据第二个振荡波对积分结果执行样本保持。
20.根据权利要求11所述的光盘处理方法，其特征在于，根据摆动信号和振荡波之间的频率差，对振荡波的振荡频率进行控制。
全文摘要
一种光盘设备包括生成单元(PUH，11和27)，该单元根据光盘的反射光束生成摆动信号，乘法单元(28)，该单元将摆动信号和振荡波相乘，积分处理单元(29)，该单元接收乘法单元的乘法结果并对乘法结果进行积分运算，振荡单元(31)，该单元生成振荡波，振荡波的振荡频率根据积分处理单元的积分结果进行控制，处理单元(18)，该单元根据振荡波处理光盘上的信息，其中振荡波是一个摆动PLL信号。与常规设备不同，在本发明的光盘设备中，不执行二进制化，将摆动信号与信号区域中的振荡波进行比较，以便获得对跟随摆动的噪声具有很强的抵抗性的摆动PLL信号。
文档编号G11B20/10GK1573971SQ200410032948
公开日2005年2月2日 申请日期2004年4月16日 优先权日2003年5月30日
发明者吉冈容 申请人:株式会社东芝