数据读出方法、数据读出设备和光盘的制作方法

专利名称：数据读出方法、数据读出设备和光盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据读出方法、数据读出设备和光盘，具体来说，涉及用于 读出记录在光盘中数据的数据读出方法和数据读出设备、以及在数据读出设 备中使用的光盘。
背景技术：
在相关技术中，当读取记录在诸如CD ( Compact Disc，压缩盘)、DVD (Digital Versatile Disc,数字多功能盘)、蓝光盘、和HD-DVD的只读光盘 中的数据时，读出功率可以是在检测电路的动态范围内的任意值，并且不存 在对仅由反射层形成的读出层的损害。
另外，在相关技术中，当读取记录在诸如CD-R(CD-可读)、CD-RW (CD-可重写)、DVD-R (DVD-可读)、DVD-RW (DVD-可重写)、DVD+R (DVD+可读)、DVD+RW ( DVD+可重写)、和DVD-RAM的可写入光盘中 的数据时，要求使用充分低的读出功率以免消除或者破坏记录层上的标记系 歹'J ( mark series )。
此外，在相关技术中，对于该两种类型的光盘中的任何一种，通常可以 通过读出设备任意地调整读出功率。
在最近几年中并且正在继续地需要具有大容量的光盘。迄今为止，已经 提出了各种方法来实现大容量光盘，例如，这些方法中的一种是超分辨率读 出方法。在该超分辨率读出方法中，在光盘上形成比光学系统的衍射极限还 短的标记(mark)和间隔(space)以增加光盘的记录密度和容量。另外，高 功率(high power)的光束被聚集到由相变(phase-change)材料制成的读出 层(这个读出层被称为"超分辨率读出层")以增加该读出层的光聚集区域部 分的温度，从而改变这个区域的光学特性(光学常数)。因此，可以读出超 过衍射极限的数据。当前，有这样的超分辨率读出能力的光盘正处于被投入 实际应用的过程中。
下面，为了方便，将不超过衍射极限的记录密度称为"通常密度"，并且
将以通常密度记录的数据的读出称为"通常读出"。 下面，说明具有超分辨率读出能力的光盘。
图9A至图9C是示出具有超分辨率读出能力的光盘的配置的例子的示
意性剖面图。
在图9A中示出的光盘具有堆叠层结构，该堆叠层结构包括保护层和在 基底上的读出层。例如，该保护层由ZnS-Si02构成，而该读出层由如 AglnSbTe的相变材料构成。
在图9B中示出的光盘公开在"Jpn丄Appl.Phys.，42, pp 995-996(2003)"(在 下文中被称为"参考l")，该光盘具有包括保护层、读出层、和在基底上的记 录层的堆叠层结构。例如，该保护层由ZnS-Si02构成，该读出层由GeSbTe 构成，而该i己录层由AgOx构成。
在图9C中示出的光盘公开在"ISOM Technical Digest, pp 66-67(2004)" (在下文中被称为"参考2"),该光盘具有包括保护层、读出层、和在基底上 的记录层的堆叠层结构。例如，该保护层由ZnS-Si02构成，该读出层由 GeSbTe构成，而该记录层由PtOx或W-Si构成。
激光束从基底侧或者与基底相对的侧入射在图9A至图9C中的一个所 示的光盘上，以便执行数据记录和数据超分辨率读出。在数据记录操作期间， 激光束以记录功率照射在光盘上，因此在记录层形成记录标记。在记录层上 形成标记的机制取决于介质的材料。例如，对于在图9A中示出的光盘的 AglnSbTe层，通过形状改变来形成记录标记；对于在图9B和图9C中示出 的光盘的AgOx层或者PtOx层，通过生成金属微粒和磁泡来形成记录标记； 对于在图9C中示出的光盘的W-Si层，通过Si和W之间的化学反应来形成 记录标记。因为记录标记只形成在激光光点(spot)内被局部加热的区域， 可以形成比光学系统的衍射极限更短的记录标记。
除了上面的可记录光盘之外，还提出了只读超分辨率读出光盘，通过在 ROM类型的基底上形成上述的读出层来装配该只读超分辨率光盘，该ROM 类型的基底是使用通过深度UV (紫外线)曝光或者EB(电子束)曝光的原版 盘制作获得的模子(stamper)模压形成(mold)的。
在磁光(MO)记录介质中，基于另外的原理实现超分辨率读出。例如， 在曰本已公开专利申请No.2001-52386 (下文中称为"参考3")中公开的 DWDD超分辨率读出中，因为读出信号的振幅的比率在超分辨率读出功率
附近慢慢变化，并且不具有线性，所以监控对于长标记系列和短标记系列的 振幅改变，并且当上面的振幅改变变成相等时确定最佳读出功率。
曰本专利公报No.3292773 (在下文中称为"参考4")公开了一种技术， 在该技术中，当预记录的超分辨率读出再现(reproduction )凹坑(pit)的信 号振幅成为最大时确定最佳读出功率。
曰本公开专利申请No.2003-16653 (在下文中称为"参考5")公开了一 种技术，在该技术中，在自适应均衡期间基于均衡量检测在当前读出功率和 最佳读出功率之间的误差，并且控制激光束的读出功率以便该误差变为零， 即，波形均衡系数的误差最小。
曰本专利公报No.3762922 (在下文中称为"参考6")公开了一种技术， 在该技术中，通过调制记录光量和读出光量产生多个读出信号，并且从多个 读出信号中选"l奪使误差率最小化的最佳记录光量和最佳读出光量的组合；即 误差率最小。
然而，由于所有上面的技术都是基于信号振幅改变的检测、或者调制的 读出信号的检测，因为信号振幅小(就是说，灵敏度低)，所以难以计算该 最佳读出功率，即是在读出信号的最大CNR (载波噪声比)值附近并且不 会导致记录介质的读出薄膜退化的功率。这里，读出信号的CNR值是超分 辨率效果的指标值，即，和信号密度(载波电平C)的最大增加相关联。具 体地说，当在超分辨率读出中使用由相变材料形成的读出薄膜时，信号振幅 的改变小。因为和小的信号振幅相关联的凹坑(标记)长度和使用PRML(局 部响应最大似然性)的调制有关，如HD-DVD,所以很难保证检测准确度。
当使用读出设备来再现具有超分辨率读出能力的光盘时，首先，为了识 别该使用的光盘具有超分辨率读出能力，必需读出在控制数据区域中的数 据，在控制数据区域中以通常密度记录控制数据。在这种情况下，要求读出 功率充分低以免引起超分辨率读出。进一步，当识别出使用的光盘具有超分 辨率读出能力时，为了读取在其中是以超过衍射极限的记录密度记录用户数 据的用户数据区域，要求读出功率要适当以便不会破坏读出层，并且能够通 过高信号强度读取最小的标记(凹坑)。
当在超分辨率读出中使用的读出功率低于最佳读出功率时，在聚集光的 光点内的区域内入射光几乎不能引起光学特性的改变，因此只有以通常密度 记录的数据能够被读取。
当在超分辨率读出中使用的读出功率高于最佳读出功率时，入射光引起 在聚集光的光点内的太大的区域，在该区域中发生光学特性的区域改变，因 此不能实现超分辨率读出，或者由于读出层的破坏和对记录标记或凹坑的损 害使重复读取次数显著地减少。
换句话说，对于支持超分辨率读出的光盘必需使用具有不同值的读出功 率的两个电平。相关技术的读出设备不具有这样的配置，并且不能调整来获 得最佳读出功率。
如在日本专利公报No.3571624 (下文中称为"参考7")中公开的，使用 相关技术的OPC (最佳功率控制)技术，可以尝试利用读出信号振幅的调制 的增加度；然而，为了计算最佳读出功率，在检测信号振幅之后，当如在超 分辨率读出中读出信号很小时，从信号振幅的改变很难以高的准确度来计算 最佳读出功率。

发明内容
本发明可以解决相关技术的一个或者更多个问题。
本发明的优选实施例可以提供能够以高准确度从具有超分辨率读出能 力的光盘中读取数据的数据读出方法和数据读出设备，以及这样的光盘。
根据本发明的第一方面，提供了用于通过照射激光束到所述光盘上来读 取记录在所述光盘上的数据的数据读出方法，所述方法包括步骤
在将激光束照射到所述光盘时改变所述激光束的光发射功率电平，并且 获取所述光盘对应于每个所述光发射功率电平的反射率；
的曲线的二阶导数；
计算所述二阶导数的极值；和
基于所述极值计算用于超分辨率读出的最佳读出功率电平，其中所述超 分辨率读出，读出以超过衍射极限的记录密度记录的数据。
根据本发明，为每个光发射功率获取所述光盘的反射率，并且计算对于 光发射功率的表示在反射率和光发射功率之间的相关性的曲线的二阶导数； 然后，计算所述二阶导数的极值，并且基于所述极值获得用于超分辨率读出 的最佳读出功率。因此，可以以高准确度来再现具有超分辨率读出能力的光盘。
根据本发明的第二方面，提供用于读取记录在光盘中的数据的数据读出
设备，包括
光学头，其包括 光发射源，
光学系统，其将从所述光发射源发射的激光束指向所述光盘，并且将从 所述光盘反射的光指向光接收位置，和
光学检测器，其被配置在所述光接收位置；
反射率获取单元，其在所述激光束照射在所述光盘期间改变所述激光束 的光发射功率电平，并且基于来自速述光学检测器的输出信号获取所述光盘 对应于每个光发射功率电平的反射率；和
计算单元，其计算对于所述光发射功率的表示所述反射率和所述光发射 功率之间的相关性的曲线的二阶导数的极值；和
最佳读出功率获取单元，其基于所述极值获取用于超分辨率读出的最佳
读出功率，其中所述超分辨率读出，读出以超过衍射极限的记录密度记录的数据。
根据本发明，反射率获取单元获取所述光盘对应于每个光发射功率电平 的反射率，所述计算单元计算对于所述光发射功率的表示在所述反射率和所 述光发射功率之间的相关性曲线的二阶导数的极值，并且读出功率获取单元 基于所述极值获取用于超分辨率读出的最佳读出功率，在超分辨率读出中， 读出以超过衍射极限的记录密度记录的数据。
因此，可以以高的准确度再现具有超分辨率读出能力的光盘。
根据本发明的第三方面，提供了光盘，包括
读出层，其使能用于读取以超过衍射极限的记录密度记录的数据的超分 辨率读出，
其中，
所述光盘记录预格式信息，所述预格式信息包括对于所述光发射功率 的、表示在反射率和所述光发射功率之间的相关性的曲线的二阶导数的指标 值，和读出功率的指标值。
从下面参考附图给出的优选实施例的详细描述，本发明的这些和其他目 的、特性、和优点将变得更清楚。


图1是示意性地图示根据本发明的实施例的光盘驱动器20的配置的方
框图2是图示光学拾取器(optical pickup ) 23的例子的示意性视图； 图3是图示在光盘驱动器20中的读出操作的流程图； 图4是继续图3的、图示在光盘驱动器20中的读出操作的流程图； 图5是图示根据本发明的光盘15的配置的图； 图6A是示出在反射率和读出功率之间的关系的例子的曲线图； 图6B是示出在一阶导数和读出功率之间的关系的例子的曲线图； 图7A是示出基于等式(2)的在二阶导数和读出功率之间的关系的例 子的曲线图7B是示出基于等式(5)的在二阶导数和读出功率之间的关系的例 子的曲线图8示出图示在CNR和读出功率之间的关系的曲线图；和 图9A至图9C是图示具有超分辨率读出能力的光盘的配置的例子的示 意性剖面图。
具体实施例方式
下面，参考

本发明的实施例。
图1是示意性地图示根据本发明的实施例的光盘驱动器20的配置的方框图。
如在图1中所示，光盘驱动器20包括光学拾取器23、读出信号检测电 路18a、采样保持电路18b、 AD转换电路18c、波形均衡电路18d、摆动 (wobble)检测电路18e、时钟检测电路18f、 LD驱动电路24、 LD光量检 测电路25、控制器40、和存储器(RAM) 41。
在图1中，箭头表示主要信号或者信息的流向，但是不指示块的全连接 关系。
在本实施例中，光盘15通过光盘驱动器20读取或者写入。光盘15包 括记录信息的记录层、反射入射光的反射层、以及由允许光学常数(诸如折 射率的实数部分n、和折射率的虚数部分k)随着温度改变的材料形成的读 出层；此外，光盘15具有超分辨率读出的能力，在其中以超出衍射极限的
记录密度记录数据。换句话说，光盘15为超分辨率光盘。
上面的部件，即记录层、反射层、和读出层，被透明基底夹在(sandwich) 当中。
光学拾取器23指引激光束照射在光盘15上，并且同时接收从光盘15 反射的光(从光盘15反射的光也被称为"返回光")。 图2是图示光学拾取器23的例子的示意性视图。
如在图2中所示，光学拾取器23包括光源LD、准直透镜(collimator lens ) 52、偏振分束器(polarized beam splitter) 54、镜53、 1/4波片55、物镜60、 检测透镜58、光学检测器PD1、光学检测器PD2、和驱动系统(未图示)。
注意在本说明中，准直透镜52的光轴方向被定义为X轴方向，物镜60 的光轴方向被定义为Z轴方向，而垂直于X轴和Z轴两者的方向被定义为Y 轴方向。
光源LD发射具有适合于光盘15的波长的激光束。这里，假定来自光 源LD的激光束的最大强度为沿着+X方向。此外，假定从光源LD发射的 激光束是线性偏振光，例如，激光束是p偏振光。
将准直透镜52配置在光源LD的+ X侧，以便将从光源LD发射的激光 束转换成平行光束。
将偏振分束器54配置在准直透镜52的+ X侧，以便经由准直透镜52 分离部分激光束到+Z方向上。此外，偏振分束器54分离来自光盘15的、 通过物镜60的返回光的一部分到-Z方向。
将镜53配置在偏振分束器54的+ X侧，以便将通过偏振分束器54的 激光束偏转到+Z方向。
将1/4波片55配置在镜53的+ Z侧，以便给定入射光等于1/4波长长 度的光相位差。
将物镜60配置在1/4波片55的+ Z侧，以便聚集通过1/4波片55的激 光束。
将检测透镜58配置在偏振分束器54的-Z侧，以便将来自光盘15的返 回光(该返回光被偏振分束器54引导到-Z方向)聚集到被用来检测光信号 的光学检测器PD1的光接收表面。
该光学检测器PD1具有4分开的光接收表面，因此具有四个光接收区
域。四个光接收区域的每一个输出对应于所接收的光量的信号(即，光电转
换信号)。从光学检测器PD1输出的信号包括读出信息、聚焦误差信息、跟 踪误差信息，以及其他信息。
被用于检测发出光的光量的光学检测器PD2,被配置在偏振分束器54 的+Z侧，以便接收由偏振分束器54分离到+2方向的激光束。光学检测器 PD2输出对应于所接收的光量的信号(即，光电转换信号)。
驱动系统包括聚焦制动器，用于在聚焦方向驱动物镜60，和跟踪制动 器，用于在跟踪方向驱动物镜60。
例如，来自光源LD的激光束的波长(称为"光源波长")为635nm，物 镜60的数字孔径(NA)为0.6。在这样的条件下的衍射极限为530nm，大 约等于(光源波长)/ (2*NA)。
下面，对上述的光学拾取器23的操作进行描述。
从光源LD发射出的线偏振激光束(例如，p偏振光)通过准直透镜52 被转换成平行光束，然后入射到偏振分束器54。通过偏振分束器54的激光 束被镜53偏转到+Z方向，然后入射到1/4波片55。 1/4波片55给定该入射 光等于1/4波长的光相位差，以便将入射光转换为循环偏振光 (circularly-polarized light )。通过1/4波片55被物镜60聚集的激光束被配置 在光盘15的1/4波片55的+Z侧。
来自光盘15的返回光变成具有和入射循环偏振光相反的极性 (polarization )的循环偏振光；通过物镜60该返回光再次被转换成平行光， 并且通过1/4波片55被转换成具有和入射线偏振光垂直的极性的线偏振光 (这里，它是s偏振光)。通过1/4波片55的返回激光束被镜53偏转到-X 方向，并且随后入射到偏振分束器54。被偏振分束器54分离到-Z方向的返 回激光束通过检测透镜58,并且入射到光学检测器PD1。
另一方面，通过准直透镜52入射到偏振分束器54的激光束的一部分被 偏振分束器54分离到+Z方向，并且入射到光学检测器PD2。
返回图1 ，读出信号检测电路18a基于来自光学检测器PD1的输出信号 检测读出信号。具体地说，读出信号检测电路18a对从光学检测器PD1输出 的信号执行电流-电压转换；然后在读出信号检测电路18a中的累加电路 (未图示)将转换的信号求和，并且输出结果信号作为读出信号。注意该转换 的信号也被输入到摆动检测电路18e。
摆动检测电路18e基于来自读出信号检测电路18a的输出信号检测叠加
到跟踪误差信号上的摆动信号，对其执行了电流-电压转换。
时钟检测电路18f根据读出信号被反相的相位生成PLL时钟信号，并且 该PLL时钟信号用作在读取数据时使用的读出时钟信号。此外，时钟检测电 路18f基于来自摆动检测电路18e的摆动信号生成PLL时钟信号，并且这个 PLL时钟信号用作在记录数据时使用的记录时钟信号。
采样保持电路18b和读出时钟信号同步地采样读出信号。这样，可以和 数据模式的中心位置同步地检测读出信号电平(反射光的量)。
AD转换电路18c对来自采样保持电路18b的输出信号执行AD转换。 即，AD转换电路18c将读出信号电平的值转换为电平数据。该电平数据通 过控制器40存储在存储器(RAM) 41中。读出时钟可以用作数字化该读出 信号的同步信号。
波形均衡电路18d对来自AD转换电路18c的输出信号执行波形均衡。 LD驱动电路24驱动光学拾取器23的光源LD。
LD光量检测电路25基于来自光学检测器PD2的输出信号来检测来自 光源LD的光的光量。
控制器40控制光盘驱动器20的总体操作。 存储器(RAM) 41是控制器40的工作存储器。
下面，参考图3和图4，对光盘驱动器20在高阶设备(例如，个人计 算机)请求从光盘15读出数据时的操作(即，读出操作)进行描述。 图3是图示在光盘驱动器20中的读出操作的流程图。 图4是继续图3的、图示在光盘驱动器20中的读出操作的流程图。 在图3和图4中示出的读出操作对应于在控制器40中执行的算法系列。 在图3和图4的说明之前，首先描述本实施例的光盘15。 图5是图示根据本实施例的光盘15的配置的图。
如在图5中所示，光盘15包括控制数据区域和用户数据区域。控制数 据区域包括PCA (功率校准区域)和RMA (记录管理区域)。在控制数据区 域中，以不超过衍射极限的记录密度记录数据(称为"通常读出")。在用户 数据区域中，以超过衍射极限的记录密度记录数据(称为"超分辨率读出")。
试用(trial)读取信息(指标值)被记录在控制数据区域，并且试用读 取信息包括控制数据区域的指标值和用户数据区域的指标值。
控制数据区域的指标值包括在通常读出中的读出功率的指标值，在通常
读出中一阶导数的指标值，在通常读出中二阶导数的指标值，和在通常读出 中波形均衡系数的指标值。
用户数据区域的指标值包括在超分辨率读出中读出功率的指标值，在超 分辨率读出中一阶导数的指标值，在超分辨率读出中二阶导数的指标值，和 在超分辨率读出中波形均衡系数的指标值。
返回图3，在步骤401中，将通常读出中适当的读出功率(缺省值)输 出到LD驱动电路24。
在步骤403中，光盘驱动器20读出在光盘15的控制数据区域中的试用 读取信息(指标值)。
在步骤405中，例如，基于试用读取信息是否存在于光盘15的控制数 据区域来确定该光盘15是否具有超分辨率读出的能力。
如果试用读取信息存在于光盘15的控制数据区域，则确定光盘15具有 超分辨率读出的能力，并且程序(routine)进入步骤407。否则，如果试用 读取信息不存在于光盘15的控制数据区域，则程序进入图4中的步骤457。
在步骤407中，基于试用读取信息计算用于试用读取的读出功率的范围 和读出功率的增加。这里，为了方便的目的，将用于试用读取的读出功率的 范围称为"读出功率范围"，并且表示为Pr(l)到Pr(n),其中Pr ( 1 )表 示下限而Pr (n)表示上限。读出功率的增加表示为APr。
具体地说，用包括在试用读取信息中的超分辨率读出功率的指标值作为 中心值设置读出功率范围Pr (1)到Pr (n),读出功率逐步地改变n次并且 使用n个不同的读出功率执行试用读取。因此，获得读出功率的增加。
在步骤409中，读出功率Pr被设为初始值Pr ( 1 )。
在步骤411中，读出功率Pr被用来读取用户数据区域的指定区域(除 了包括读取信息的区域，如写入区域、和读出区域)，并且通过AD转换电 路18c获得电平数据。例如，该指定的区域可以是记录测试模式的区域(用 于试用读取)。这个区域被称为测试模式区域。代替指定区域，可以在PCA 区域或者包括PCA区域的区域内执行试用读取。
在步骤413，基于来自LD光量检测电路25的输出信号计算来自光源 LD的光的光量。为了方便起见，将来自光源LD的光的光量称为"光源光量"。
在步骤415中，将该组读出功率Pr的数据、获得的电平数据、以及获 得的光源光量存储在存储器41中。
在步骤417中，将读出功率的增加APr添加到当前读出功率Pr,并且
获得新的读出功率Pr。
在步骤419中，确定新的读出功率Pr是否大于上限Pr (n)。 如果新的读出功率Pr小于或者等于上限Pr(n)，则程序返回到步骤411,
并且重复执行步骤411至步骤419，直到新的读出功率Pr变为大于上限Pr (n)为止。结果，多组读出功率Pr的数据的、获得的电平数据、和获得的
光源光量被存储在存储器41中。
当新的读出功率Pr大于上限Pr (n)时，程序进入步骤421。 在步骤421,通过将在存储器41中的电平数据除以在存储器41中相应
的读出功率Pr、或者除以从在存储器41中的相应的光源光量计算出的读出
功率来计算反射率，然后将获得反射率标准化。
图6A是示出当光盘15具有由AglnSbTe形成的读出层并且光盘15可 以高于衍射极限两倍的记录密度记录时在反射率和读出功率之间的关系的 例子的曲线图。
. 如图6A所示，在靠近读出功率范围的下限的区域R1中，读出层的加 热温度低，并且即使当考虑聚集光的光点内的温度分布时，也不存在足够的 光学特性改变以引起反射率的改变。因此，该读出功率对于执行超分辨率读 出是太低了。
在接近读出功率范围的中心的区域R2中，读出层的加热温度上升，并 且在聚集光的光点内温度分布的部分内导致了熔化。反射率或者相位差改 变，并且由此，出现局部光学特性的改变并且超分辨率读出成为可能。在这 种情况下，该读出功率接近用于超分辨率读出的最佳读出功率。
在接近读出功率范围的上限的区域R3中，读出层的加热温度进一步增 力口，在聚集光的光点内的温度分布之内的整个区域被熔化，并且反射率改变。 在这种情况下，尽管发生光学特性改变，光点变成均匀点区域；因此记录极 限不能超过衍射极限。在这种情况下，该读出功率对于超分辨率读出是太大 了。
在步骤423中，通过使用下面的等式(1)计算一阶导数、 7-d (反射率)/d (读出功率)...(l)
图6B是示出在一阶导数和读出功率之间关系的例子的曲线图。 在步骤425中，通过使用下面的等式(2)计算一阶导数/'。
y =d ( 7 ) /d (读出功率)...(2)
对于具有由普通的相变材料形成的读出层的光盘，如下面的图8中所 示，最佳超分辨率读出功率被定义为在调制的数据的整个频率区域上导致高 的CNR(载波噪声比)值的值。
图8示出图示在CNR和读出功率之间关系的曲线图。
比较图6B和图8，并且密切地检查导致高CNR的读出功率的行为和该 读出功率的一阶导数，发现当读出功率在导致高CNR的范围内该读出功率 的一阶导数单调地减小。于是，为了进一步研究读出功率的行为，指示反射 率的变化梯度的一阶导数，如上面等式(2)所表示，被进一步求导以便获 得读出功率的二阶导数。
图7A是示出基于等式(2)在二阶导数和读出功率之间关系的例子的 曲线图。
如在图7A中所示，二阶导数具有两个局部最小值，并且这两个局部最 小值对应如在图6A中所示的反射率的拐点。两个读出功率中较低的一个对 应于开始引入超分辨率读出的读出功率，其中两个读出功率和二阶导数的两 个局部最小值相关联。在图7A中这个较低读出功率被指示为Pr2。此外， 两个读出功率的较高的一个和导致最大CNR值的读出功率相一致，其中两 个读出功率和二阶导数的两个局部最小值相关联，并且可以被看作对于超分 辨率读出的最佳读出功率。在图7A中这个读出功率被指示为Prl。
在步骤427中，计算对应于较高读出功率的二阶导数的局部最小值。
通过首先用公式表示读出功率和二阶导数的近似二次方程式、并且找出 该方程式的解来计算二阶导数的局部最小值。然后找出二阶导数的局部最小 值就容易了。在这个计算期间，可以利用用于在可记录光盘上尝试写入计算 最佳记录功率的方法。
在步骤429中，两个读出功率的较高读出功率(该两个读出功率和二阶 导数的两个局部最小值相关联)被识别为对于超分辨率读出的最佳读出功 率。最佳读出功率被表示为Pr01。
回到图4，在图4示出的步骤451中，计算对应于较低读出功率Pr2的 二阶导数的局部最小值。如上所述，因为较低读出功率Pr2对应于开始引起 超分辨率读出的读出功率，它可以被用来计算通常读出的读出功率。因为较 低读出功率Pr2 (其对应于局部最小值中的一个)开始引起在聚集光的光点
内读出层的光学特性的改变，较低读出功率Pr2等于通常读出功率的上限。
因此,如果能够确定通常读出功率的这个上限，可以对通常读出指定最佳读 出功率。
在步骤453中，通过使用下面的等式(3)计算读出功率Pr02。 Pr02=p2xPr2 …(3)
这里，p2是校正系数，其范围为从0.5到0.8，并且是取决于光盘15的 特性的本征值(intrinsic value )。例如，当读出层由相变材料形成时，p2为 0.6。
在步骤455中，该因此获得的读出功率Pr02被识别为对于通常读出的 最佳读出功率。这样，可以容易地确定对于通常读出的最佳读出功率。
在步骤457中，驱动系统(未图示)被指引来驱动光学拾取器23以便 在对应于包括在读出请求中的指定地址的目标位置附近形成光点。于是，启 动查找(seek)操作。然后，在结束查找操作之后，程序进入到步骤459。 注意当查找操作不需要时，可以将其省略。
在步骤459中，确定光盘15是否具有超分辨率读出的能力。
如果光盘15具有超分辨率读出的能力，则程序进入步骤461。如果光 盘15不具有超分辨率读出的能力，则程序进入步骤462。
注意，当在步骤405中发现在光盘15的控制数据区域中不存在试用读 取信息时，在步骤459中，确定光盘15不具有超分辨率读出的能力。
在步骤461中，对于超分辨率读出的最佳读出功率PrOl被输出到LD 驱动电路24。然后，程序进入步骤463。
在步骤462中，对于通常读出的最佳读出功率Pr02被输出到LD驱动 电路24。然后，程序进入步骤463。
在步骤463中，光盘驱动器20开始从光盘15读出数据。
在步骤465中，确定读出过程是否完成。如果读出过程没有完成，程序 在步骤465处循环以继续读出，直到读出过程完成。
注意，替代上面的等式(1)，也可以通过使用下面的等式(4)来计算 一阶导数r
^二d(反射率)/d (读出功率)x (读出功率/反射率)...(4) 此外，替代上面的等式(2),也可以通过使用下面的等式(5)来计算 二阶导数7。7 =d ) /d (读出功率)x (读出功率〃)…(5)
图7B是示出基于等式(5)的在二阶导数和读出功率之间的关系的例 子的曲线图。
如在图7B中所示，二阶导数具有两个局部最大值，并且和在图7A中 示出的情形相似，这两个局部最大值对应于如在图6A中所示的反射率的拐 点。两个读出功率中较低的一个(Pr2)对应于开始引起超分辨率读出的读 出功率，该两个读出功率和二阶导数的两个局部最大值相关联；并且两个读 出功率中较高的一个(Pri)和导致最大CNR值的读出功率一致，并且可以 被看作对于超分辨率读出的最佳读出功率，该两个读出功率和二阶导数的两 个局部最小值相关联。
然而，在光盘15的超分辨率读出期间，由于读出功率产生的热，在读 出层，聚集光的光点的后面部分的光学特性改变。因为在反射光的光强分布 中光点的后面部分处的光强低，当光点移动到记录标记或者凹坑时并且当光 点从记录标记或者凹坑移开时反射光的强度是非对称的，并且因此，在读出 信号中发生相移。为了校正该相移，波形均衡电路可以被用来执行信号处理。 最好是使用非对称FIR滤波器来构建波形均衡电路用于有效地校正相移。例 如，包括非对称FIR滤波器的波形均衡电路包括多级(multi-stage)延迟单 元、乘法器、和累加单元，该乘法器将通过各个多级相延迟单元延迟的反射 光量乘以各个波形均衡系数(乘法因子)，该累加器将所有的乘法结果相加。 非对称FIR滤波器是普通的多波带(multi-tab) FIR滤波器并且作为数字滤 波器能够执行计算就足够了。在这种情况下，延迟单元的延迟时间等于读出 时钟信号的一个周期(IT)。
在超分辨率读出期间在读出信号中的相移随着读出功率而改变，并且反 射光的强度的非对称性也改变。进一步，因为光学特性也才艮据光盘的类型而 改变，可以通过同时设置最佳读出功率和用于补偿相移的适当的波形均衡系 数来在非对称FIR滤波器中设置最佳波形均衡系数。
在本实施例中，在超分辨率读出中的读出功率的指标值中的波形均衡系 数的指标值和预先存储在光盘15中的二阶导数的指标值，可以被用来设置 非对称FIR滤波器中的最佳波形均衡系数。
根据本发明的实施例的光盘驱动器20,在激光束照射到光盘15上时激 光束的光发射功率被改变，并且获取对应于每个光发射功率电平光盘15的 反射率。然后，对于光发射功率计算表示在反射率和光发射功率之间的相关 性的曲线的二阶导数，并且计算二阶导数的极值。和二阶导数的两个极值相 关联的两个读出功率中较高的 一个被识别为超分辨率读出的最佳读出功率， 并且基于和二阶导数的两个极值相关联的两个读出功率中较低的一个确定 通常读出的最佳读出功率。因此，可以以高的准确度再现具有超分辨率读出 能力的光盘。
此外，根据本实施例的光盘驱动器20,可以即容易又快捷地以高准确 度计算超分辨率读出的最佳读出功率和通常读出的最佳读出功率。
此外，根据本实施例的光盘驱动器20,因为在读取试用读取信息时试
用读取信息被用来计算读出功率的范围和读出功率的增加，所以可以可靠地 执行试用读取过程，该试用读取过程包括用最佳读出功率的试用读取。
此外，根据本实施例的光盘驱动器20，即使当在不同的光盘和不同的 光盘驱动器之间存在个体差异、光源的振荡波长和温度改变、以及环境改变 时，也可以以高准确度获得最佳读出功率。
根据数据读出方法、数据读出设备、以及本发明的光盘，可以以高准确 度再现具有超分辨率读出能力的光盘。
应该清楚的是本发明并不限于这些实施例，本领域的技术人员可以对它进行 若干修改而不偏离本发明的基本概念和范围。
例如，试用读取信息可以包括摆动信息或者预凹坑(pre-pit)信息作为 预格式(pre-format)信息的一部分。
此外，在上面描述的是试用读取信息被存储在光盘15的控制数据区域。 本发明不限于此，而是对应于光盘15的试用读取信息可以预先获得，并且 存储在光盘驱动器20的内部存储器中。
此外，在上面，描述的是光盘驱动器只能从光盘读出数据；本发明不限 于此，而是本发明可应用于任何具有在记录、读出、和删除中的至少读出(再 现)的能力的光盘驱动器。
此外，在上面，描述的是光学拾取器只具有一个光源。本发明不限于此， 而是本发明可应用于任何具有多个发射不同波长的光的光源的光学拾取器。
本专利申请是基于在2006年7月26日提交的日本优先权专利申请 No.2006-203101 ，因此其全部内容通过引用被并入。
权利要求
1.一种数据读出方法，该方法用于通过照射激光束到光盘上来读取记录在光盘中的数据，所述方法包括步骤在将激光束照射到所述光盘时改变所述激光束的光发射功率电平，并且获取所述光盘对应于每个所述光发射功率电平的反射率；计算相对于所述光发射功率的表示在反射率和光发射功率之间的相关性的曲线的二阶导数；计算所述二阶导数的极值；和基于所述极值计算用于超分辨率读出的最佳读出功率电平，其中所述超分辨率读出，读出以超过衍射极限的记录密度记录的数据。
6. 如权利要求5所述的数据读出设备，其中， 所述计算单元计算两个极值，和率电平中的较大的一个，作为用于超分辨率读出的最佳读出功率。
7. 如权利要求6所述的数据读出设备，其中，所述最佳读出功率获取单元，基于分别对应于所述两个极值的所述两个 光发射功率电平中的较小的一个，选择用于通常读出的最佳读出功率电平， 其中所述通常读出，读出以不超过所述衍射极限的记录密度记录的数据。
8. 如权利要求7所述的数据读出设备，其中，所述光盘包括 控制数据区域，在其中以不超过所述衍射极限的记录密度记录数据；和 用户数据区域，在其中以超过所述衍射极限的记录密度记录数据， 所述数据读出设备还包括读出功率指定单元，其当读取所述控制数据区域时指定所述较小的读出 功率为用于通常读出的所述最佳读出功率，并且当读取所述用户数据区域时 指定所述较大的读出功率为用于超分辨率读出的所述最佳读出功率。
9. 如权利要求6所述的数据读出设备，其中，所述两个极值包括局部最 大值和局部最小值。
10. —种光盘，包括读出层，其使能用于读取以超过衍射极限的记录密度记录的数据的超分 辨率读出， 其中，所述光盘记录预格式信息，所述预格式信息包括相对于所述光发射功率 的、表示在反射率和所述光发射功率之间的相关性的曲线的二阶导数的指标 值，和读出功率的指标值。
11. 如权利要求IO所述的光盘，其中，在所述光盘中还记录所述二阶导数的指标值和所述读出功率的指标值 的波形均衡系数的指标值，所述波形均衡系数的指标值用作在波形均衡处理 中所述波形均衡系数的设定值，该波形均衡处理用于校正由所述读出层的非 对称光学特性所导致的读出信号的相位失真。
12. 如权利要求IO所述的光盘，还包括控制数据区域，在其中以不超过所述衍射极限的记录密度记录数据；和 用户数据区域，在其中以超过所述衍射极限的记录密度记录数据。
全文摘要
公开了一种能够以高准确度从具有超分辨率读出能力的光盘中读取数据的数据读出方法。该数据读出方法允许通过将激光束照射到所述光盘上来读取记录在光盘中的数据。该方法包括步骤在将激光束照射到所述光盘时改变所述激光束的光发射功率电平，并且获取所述光盘对应于每个所述光发射功率电平的反射率；计算对于所述光发射功率的表示在反射率和光发射功率之间的相关性的曲线的二阶导数；计算所述二阶导数的极值；和基于所述极值计算用于超分辨率读出的最佳读出功率电平。
文档编号G11B7/125GK101114469SQ20071013815
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月26日 优先权日2006年7月26日
发明者横井研哉, 笠原亮介 申请人:株式会社理光