CN1116672C - 光盘设备及光盘 - Google Patents

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    • G11B7/24038—Multiple laminated recording layers

Abstract

一种光盘设备，包括：其上预先形成有与位数据相对应的凹坑的光盘；用来使光盘旋转的旋转单元；重放装置，它包括一个具有平行于光盘上的轨道切线方向的分隔器、并且借助发射光束光点取得的反射光来检测凹坑的两片拼合式光检测器，该光束光点在相对每个凹坑的中心具有给定径向偏移量的位置处具有极大光强，该装置用来根据两片拼合式光检测器发出的差分信号来重放数据，其中，每个凹坑长度PLn设定为可满足由下式表示的条件：0.65≤(2fnT·PLn)/·Sr1≤1.40式中，在凹坑深度为pd/2时在轨道切线方向上测得的每个凹坑长度是PLn[米]，条件是记录在光盘的半径为r1处的每个凹抗的最深部分处的深度为pd，具有与在预先确定的调制方法中的代码长度相对应的长度nT；FnT[1/秒]是在半径r1处的2nT间距信号的预先确定的重放频率；Sr1[米/秒]是在半径方向上光盘的扫描线速度。

Description

光盘设备及光盘
技术领域
本发明涉及一种利用光盘作为记录媒体的光盘设备，并且特别涉及一种使用这样的光盘的光盘设备，该光盘是在与数据位相对应的凹坑的一部分或全部上面进行预先记录以便利用光头重放由凹坑构成的数据流的光盘。
背景技术
通常，高密度记录系统，特别是可重写光盘设备，提供有一种槽脊/凹槽记录系统(比如，参考日本专利申请特公昭63-57859)。该系统是一种可在槽脊和凹槽两者上都记录标记，比如相变标记，的系统，所以与只在槽脊和凹槽之一上记录标记的系统相比较可使其记录密度更高。
在可重写光盘设备中，控制信息诸如地址数据及旋转控制信号及其他非重写数据(用户数据等等)，在硬格式的情况下一般是以预刻凹坑形式事先记录在标题区之中。用来记录可重写数据的区域称为记录区以便于区分记录区与标题区。
在只在槽脊或凹槽之一上记录信息的记录系统中，只在槽脊或凹槽之一的轨道上设置标题区。另一方面，在槽脊/凹槽记录系统中，在槽脊和凹槽的轨道上都设置标题区。然而，如在标题区中的每一条轨道上都设置凹坑，则在从标题区重放信息时，由于在邻接轨道存在凹坑，会出现串扰，从而使信息重放在某些场合下变得困难。
提供一种槽脊/凹槽记录系统，其中标题区的预刻凹坑图形配置成为相对轨道中心向左侧和右侧移动一个预定长度而使预刻图形成为槽脊和凹槽共用。当采用这一系统时，可减小邻接轨道的串扰的影响，因为标题区中的预刻凹坑的轨道间距为记录区的一倍。在此场合，利用由一个两片拼合式光检测器发出的差分输出信号(推挽信号)的重放系统可以有效地使用。另外，光束光点的离轨量可通过对向右侧和左侧摆动的预刻凹坑串的重放信号幅度进行比较而进行检测。
在此光盘设备中，由于像地址ID(标识符)这样的信息被记录在标题区，所以要求高质量的重放信号。作为表征此信号质量的参数，标题区的重放信号的调制幅度和不对称值通常是在光盘的性能规格中指定。然而，可以设想在推挽信号基础上的重放信号的出射图中的对称性的可控性能可能取决于待重放凹坑的剖面和深度，但明确的标准尚未制定。如果重放信号的对称性不能受到充分的控制，则重放信号的抖动变大，从而使得难于得到精确的数据重放。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可以利用一个重放系统执行标题区的精确数据重放的光盘设备，该重放系统生成从一个两片拼合式光检测器得到的推挽信号并确定与重放信号的对称性控制有关的凹坑的结构以便取得对重放信号的高可靠性的对称性控制。
根据本发明，提供一种光盘设备，包括：
其上预先形成有与位数据相对应的凹坑的光盘；
用来使光盘旋转的旋转单元；
重放装置，它包括一个具有平行于光盘上的轨道切线方向的分隔器、并且借助发射光束光点取得的反射光来检测凹坑的两片拼合式光检测器，该光束光点在相对每个凹坑的中心具有给定径向偏移量的位置处具有极大光强，该装置用来根据两片拼合式光检测器发出的差分信号来重放数据，
其中，每个凹坑长度PLn设定为可满足由下式表示的条件：
0.65≤(2fnT·PLn)/·Sr1≤1.40
式中，在凹坑深度为pd/2时在轨道切线方向上测得的每个凹坑长度是PLn[米]，条件是记录在光盘的半径为r1处的每个凹抗的最深部分处的深度为pd，具有与在预先确定的调制方法中的代码长度相对应的长度nT；FnT[1/秒]是在半径r1处的2nT间距信号的预先确定的重放频率；Sr1[米/秒]是在半径方向上光盘的扫描线速度。
在根据由两片拼合式光检测器发出的差分信号的重放系统中，通过记录具有光盘标题区上凹坑长度PL的预刻凹坑图形可得到适当对称性的重放信号。因此，可以以高可靠性使信息从标题区重放。
另外，本发明还提供一种光盘，其上有多个与由重放装置重放的数据位相对应的凹坑，该重放装置包含一个用来检测光盘上的凹坑的光束光点发射装置和一个两片拼合式光检测器，该光束光点在相对每个凹坑的中心具有给定径向偏移量的位置具有极大光强，
其中，每个凹坑长度设定为可满足由下式表示的条件：
0.65≤(2·fnT·PLn)/·Sr1≤1.40
式中，PLn[米]表示在凹坑深度为pd/2时在轨道切线方向上测得的每个凹坑长度，条件是记录在光盘的半径为r1处的每个凹抗的最深部分处的深度为pd，具有与在预先确定的调制方法中的代码长度相对应的长度nT；FnT[1/秒]是在半径r1处的2nT间距信号的预先确定的重放频率；Sr1[米/秒]是在半径方向上光盘的扫描线速度。
附图说明
图1为示出根据本发明的一个实施例的光盘设备的主要部分的框图；
图2为示出记录在光盘上的预刻凹坑图形的示意图；
图3为用来说明与本发明的实施例相关的凹坑结构的视图；
图4为两片拼合式光检测器的平面图；
图5为用来说明重放信号波形的不对称性定义的示意图；
图6为示出与本实施例相关的不对称性和凹坑长度之间的关系的特征示意图；
图7为示出与本实施例相关的不对称性和凹坑长度之间的关系的特征示意图；
图8为用来说明与本实施例相关的凹坑串的示意图；
图9为示出与本实施例相关的具有矩形剖面的凹坑结构的视图；
图10为示出与本实施例相关的不对称性和凹坑长度之间的关系的特征示意图；
图11为示出与本实施例相关的不对称性和凹坑长度之间的关系的特征示意图；
图12为单螺线格式光盘的平面图；
图13为双螺线格式光盘的平面图；
图14为双面盘的透视图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的实施例予以描述。
首先，参考图1对根据本发明的光盘设备进行说明。
此光盘设备为一种采用如图2所示的槽脊/凹槽记录系统的可重写光盘设备，并且假设在所使用的光盘上控制信息等等是以预刻凹坑(预刻凹坑阵列)形式记录在标题区之中。
此光盘设备的构成包括用于旋转光盘10的主轴电动机11、用于驱动主轴电动机11的主轴电动机驱动电路12、光头13、激光二极管(LD)驱动电路18、放大器21、差分放大器25、伺服控制器22、信号处理器26及系统控制器28。在光盘10的记录表面20上形成如图2所示的记录区和标题区。在标题区，具有如图3所示结构的凹坑被记录而形成预刻凹坑串，见后述。
光头13包含半导体激光器14、准直透镜15、物镜16、执行器17、偏振光束分离器19、λ/4波片29、聚光透镜23及两片拼合式光检测器24。半导体激光器14由激光二极管驱动电路18驱动而发射激光束。准直透镜15将半导体激光器14发出的激光束转换为平行光。
该平行光通过偏振光束分离器19及λ/4波片29，并入射到物镜16上。之后，物镜16使光束聚焦到光盘10的记录表面20上面。在此场合，利用一个光/电系统(图中未示出)将表示聚焦到记录表面20上的光束在半径方向上偏离轨道的偏移量的信号及表示光束在垂直方向上偏离记录表面的偏移量的信号分别作为跟踪误差信号及聚焦误差信号输出到放大器21。经放大器21放大的误差信号输入到伺服控制器22。伺服控制器22生成与各偏移量相应的驱动信号来驱动并控制执行器17以改变物镜16的位置并控制光束的光点到达目标位置。如图2所示，对光束的光点进行控制使其定位于光盘的记录区中的各槽脊32及凹槽33的中心。另外，在标题区，在标题区即将受到扫描之前光束首先保持在相应的半径处并在其后控制此光束使其扫描与预刻凹坑31的中心离开的距离量与记录区的光点间距的一半相当的位置。
另一方面，从光盘10反射的光束通过λ/4波片29并在通过物镜16之后由偏振光束分离器19反射，然后入射到聚光透镜23。在此场合，从标题区发出的光束由聚光透镜23会聚到两片拼合式光检测器24。两片拼合式光检测器24具有由平行于光盘上的轨道切线方向的夹在中间的分隔器24c分割开来的两个受光区24a和24b。两片拼合式光检测器24可专门用于标题区的信号检测，或也用于跟踪误差信号检测或RF(射频)信号检测。差分放大器25根据受光区24a和24b发出的输出信号得出差分信号(推挽信号)并将此差分信号输出到信号处理器26。信号处理器26执行包含预先设定的解调过程的信号处理操作以生成与记录于标题区的信息相对应的重放信号并将其输出到系统控制器28。
如下所述，本发明的重点是在凹坑的结构因子之中设定凹坑在轨道切线方向上的长度(凹坑长度PL)，以使确定重放信号的信号质量的不对称值AS可设定为所要求的大小(参考图3)。
作为定性评估重放信号的信号质量的方法，已知有用来测定不对称值AS的方法，该不对称值AS是表示预刻凹坑串的凹坑和空间的最短长度的信号、及凹坑和空间的最长长度的信号的对称度的指标。
图5为用来说明重放信号波形的不对称性AS的定义的示意图。如图5所示，当某一调制系统的凹坑和空间的最短长度(比如在DVD所采用的8-16调制的场合，3T是凹坑和空间的最短长度)的重放信号的最高水平和最低水平分别设定为IminH和IminL，并且凹坑和空间的最长长度(比如在DVD所采用的8-16调制的场合，14T是凹坑和空间的最长长度)的重放信号的最高水平和最低水平分别设定为ImaxH和ImaxL时，不对称性AS可由下面的方程(1)表示。在此场合，“nT”表示n通道位的时间间隔。
AS＝[(ImaxH+ImaxL)-(IminH+IminL)]/[2(ImaxH-ImaxL)]
                                         (1)
在某种规范中，也可采用其他方程来表示不对称值，不过除了其极性以外它们基本上都相同。
如上所述，作为确定重放信号的信号质量的重要因素，特别要求以预先设定的指定范围设定不对称性AS，并且这一要求必须满足才能取得高质量的重放信号。具体言之，当考虑到光盘的物理特征的限度和光盘驱动单元制造的限度时上面指定的范围最好是设定为图6的特征示意图中所示的-0.15至1.5的范围。图6为示出与凹坑长度PL和不对称值AS之间的关系的特征示意图。即在图3所示的预刻凹坑1的结构中，当使用光头13重放预刻凹坑1时，在凹坑和空间的最短长度的信号的轨道切线方向上的凹坑长度PL与推挽信号的不对称值AS密切相关并近似地与AS成反比。在此场合，如上所述，当光头13的光束光点聚焦到的位置与凹坑中心在半径方向上存在一个预先设定的偏移量时，推挽信号是在凹坑重放时两片拼合式光检测器24的差分信号(参考图2)。
图6为示出不对称值AS与凹坑和空间的最短长度的信号中的凹坑长度PL的关系的特征示意图，其中凹坑和空间的最短长度的信号是一个具有1.23μm凹坑间距PP的周期信号，如图8所示，凹坑和空间的最长长度的信号是一个具有5.74μm凹坑间距PP的周期信号，如图8所示，并且在凹坑和空间的最长长度的信号中的凹坑长度在光盘系统(光头13)中设定为2.87μm，其中光源为685nm，而物镜16的数值孔径为0.6。
此外，如图9所示，特征曲线60A对应于具有矩形剖面的凹坑1的结构。特征曲线60B对应于具有梯形剖面且在半径方向和轨道切线方向上壁面角度都近似地等于30度的凹坑1的结构，如图3所示。在此场合，凹坑深度pd为90nm。在本实施例中，凹坑长度PL是在深度为“pd/2”位置处，即凹坑深度的一半处，在轨道切线方向上凹坑的长度。
在具有如图8所示的矩形剖面的凹坑中，通过类似的计算已经证实，特征曲线60B，即使在凹坑深度pd从90nm改变时，也基本上不变，虽然其结果未示出。另外，图6示出特征曲线60B至60E，这些曲线是在壁面角度θ及凹坑深度pd相对在凹坑具有矩形剖面的场合所取得的特征曲线60A发生改变的情况下取得的。在此场合，特征曲线60B示出的是壁面角度θ近似为30度并且凹坑深度pd为90nm的场合。与此类似，特征曲线60C示出的是壁面角度θ近似为45度并且凹坑深度pd为70nm的场合，并且特征曲线60D示出的是壁面角度θ近似为30度并且凹坑深度pd为70nm的场合。另外，特征曲线60E示出的是壁面角度θ近似为30度并且凹坑深度pd为30nm的场合。根据特征曲线60A至60E，在壁面角度θ保持不变时，随着凹坑深度pd的增加，特征曲线向着图中左侧方向移动。另外，在凹坑深度pd保持不变时，随着壁面角度θ的减小，特征曲线相对作为参考曲线的矩形剖面场合的特征曲线60A向着图中左侧方向移动。因此，在图3所示的凹坑结构中，具有壁面角度θ不小于30度(不大于90度)并且凹坑深度为90nm或更小的凹坑的特征曲线，在图6中特征曲线60A和60B之间以阴影部分表示的区域内变化。
在凹坑在光盘上形成的场合，当考虑到差分信号的幅度在光学深度为λ/8时变为极大并且在λ/4深度时变为极小时，现实的作法是在上述重放光学系统中形成具有壁面角度θ等于或大于大约30度(不大于90度)和凹坑深度pd为90nm或更小的凹坑。在剖面近似等于矩形剖面时，可考虑将凹坑深度pd设定为深达近似等于3λ/8或5λ/8的数值，并且不小于90nm，不过这与不大于90nm实际上没有什么不同。因此，在本实施例中，就将设置在图6所示的阴影区范围内的特征曲线作为实际中可以考虑的凹坑形状并设定所要求的不对称性AS的凹坑长度PL。就是说，所要求的不对称性AS最好是设定在如前所述的“-0.15至1.5”的范围内。因此，从图6可清楚地看到，必须将凹坑长度PL控制在“0.380μm至0.880μm”的范围内。图10示出针对特征曲线60A、60B的与“-0.15至1.5”的范围相对应的凹坑长度PL。
在预刻凹坑1的轨道切线方向上的凹坑长度PL和在由光头13重放时所得到的推挽信号的不对称性AS之间的关系被设定的场合，凹坑串由具有凹坑间距PP为1.23μm的单频信号表示，如图8所示，并且凹坑扫描线速度设定为S[米/秒]，于是单频信号的重放信号频率f[1/秒]可由下面的方程(2)表示：
f＝S/1.23×10-6[1/秒]                  (2)
因此，将凹坑长度PL控制在“0.380μm至0.880μm”的范围内的操作就等于按照下面的方程(3)控制凹坑长度：
0.618≤(2·f·PL)/S≤1.43              (3)
此外，在凹坑和空间的最短长度的信号被当作具有凹坑间距PP为1.02μm的凹坑串的场合，可得到如图11所示的特征曲线作为凹坑长度PL相对不对称性AS的特征曲线60A，60B。在此场合，从图中可清楚了解到，对不对称性AS的“-0.15至1.5”范围的凹坑长度PL的范围变成为“0.302μm至0.745μm”。因此，如进行与在凹坑间距PP为1.23μm时所进行的计算相同的计算，则根据下面的方程(4)可以得到与控制凹坑长度PL等效的控制操作。
0.592≤(2·f·PL)/S≤1.46           (4)
因为f＝S/(1.02×10-6)
根据上面的趋势，为了在假设实际凹坑形状的场合(包含其中壁面角度θ等于或大于大约30度及等于或小于90度，以及深度pd不大于90nm的场合或其中深度pd等于或大于90nm而壁面角度θ接近90度的场合)将不对称性AS设定成为优选值，最好是将其长度对应于代码长度nT的凹坑的凹坑长度PLn设定成为可以在凹坑重放处的半径r1处的2nT间距信号的预先设定的重放频率设定为fnT[1/秒]并且将在半径r1处的扫描线速度设定为Sr1[米/秒]的场合能满足下面表达式(5)：
0.55≤(2·fnT·PLn)/Sr1≤1.50       (5)
也可采用能满足下面表达式(6)而不是表达式(5)的凹坑长度PL。就是说，相应于n通道位长度记录的凹坑的凹坑长度PL设定为可在扫描线速度Sr1[米/秒]d1通道位速率设定为fT[位/秒]时满足下面的表达式(6)：
0.55≤(fT·PL)/(n·Sr1)≤1.50       (6)
在上述实施例中，不对称性AS设定为在-0.15至1.5的范围内。然而，根据系统中的配置限度该值有可能限制在-0.10至0.10范围内。在此场合，(2·fnT·PLn)/Sr1的设定如下。就是说，从图6，对于具有凹坑间距PP为1.23μm的单频信号凹坑长度PL确定在0.827μm至1.23μm的范围内。这一凹坑长度范围对应于下面的方程：
0.724≤(2·f·PL)/S≤1.34           (7)
此外，在凹坑和空间的最短长度的信号被当作具有凹坑间距PP为1.02μm的凹坑串的场合，从图11可以明显看到，对于所要求的不对称性AS的范围的凹坑长度PL的范围变为“0.354μm至0.698μm”。因此，如进行与在凹坑间距PP为1.23μm时所进行的计算相同的计算，则根据下面的方程(8)可以得到与控制凹坑长度PL等效的控制操作。
0.694≤(2·f·PL)/S≤1.37            (8)
根据上面的趋势，为了在假设实际凹坑形状的场合将不对称性AS设定在-0.10至0.10的范围内，最好是将其凹坑长度PLn设定成为能满足下面表达式(9)：
0.65≤(2·fnT·PLn)/Sr1≤1.40        (9)
也可采用能满足下面表达式(10)而不是表达式(9)的凹坑长度PL。
0.65≤(fT·PL)/(n·Sr1)≤1.40        (10)
如上所述，根据本实施例，在记录在光盘的标题区中的预刻凹坑阵列的凹坑结构(凹坑相对轨道中心的配置向左右移动，见图2)中，可利用两片拼合式光检测器通过设定凹坑长度PL来满足上面的方程(5)，(6)，(9)或(10)而得到具有所要求的不对称性AS的推挽信号，特别是当凹坑是通过将光束的光点聚焦到与在半径方向上离开凹坑的中心一个预先设定的距离量的偏移位置时对凹坑和空间的最短长度的信号的每个凹坑。因此，在用来利用两片拼合式光检测器生成推挽信号并根据推挽信号执行数据重放操作的重放系统中，可以得到高质量的重放信号。结果，在记录区中采用槽脊/凹槽记录系统，而在标题区中采用如图2所示的预刻凹坑阵列的场合，从标题区可得到高质量的重放信号。于是，通过采用槽脊/凹槽记录系统可提高数据记录密度，与此同时，可以得到以高可靠性从标题区中的预刻凹坑图形重放各种信息项目的高精确度重放操作。
图12和图13分别示出单螺线格式光盘和双螺线格式光盘。单螺线格式是一种槽脊轨道32和凹槽轨道33从其始点PO至其终点PE作为单根螺线轨道而形成的格式。双螺线格式是一种槽脊轨道32和凹槽轨道33作为两根平行螺线轨道而形成的格式。在这种双螺线格式中有两个始点POG和POL及两个终点PEG和PEL。
光盘10的结构是一个如图14所示的双面光盘。更具体言之，光盘的构成包括在两个衬底53之间由粘合剂层互相粘合的两个记录层54。光盘具有一个中心孔50，在该孔周围设置有夹紧区51和读出区52。预刻凹坑31，槽脊32及凹槽33在光盘的记录层54上形成，如图2所示。
上述实施例可提供其上有凹坑形成的光盘。不过也可以在光盘上形成标记以代替凹坑。
如上面所详细介绍的，根据本发明，在采用槽脊/凹槽记录系统的可重写光盘设备中，可以得到容许取得具有所要求的不对称性AS的推挽信号的凹坑结构，特别是在采用由两片拼合式光检测器取得推挽信号来从所使用的标题区的预刻凹坑阵列重放数据的场合。因此，特别是当从标题区中的预刻凹坑图形重放各种信息项目时可以取得高质量的重放信号并可得到高可靠性的重放操作。

Claims (2)

1.一种光盘设备，包括：
其上预先形成有与位数据相对应的凹坑的光盘；
用来使光盘旋转的旋转单元；
重放装置，它包括一个具有平行于光盘上的轨道切线方向的分隔器、并且借助发射光束光点取得的反射光来检测凹坑的两片拼合式光检测器，该光束光点在相对每个凹坑的中心具有给定径向偏移量的位置处具有极大光强，该装置用来根据两片拼合式光检测器发出的差分信号来重放数据，
其中，每个凹坑长度PLn设定为可满足由下式表示的条件：
0.65≤(2fnT·PLn)/·Sr1≤1.40
式中，在凹坑深度为pd/2时在轨道切线方向上测得的每个凹坑长度是PLn[米]，条件是记录在光盘的半径为r1处的每个凹抗的最深部分处的深度为pd，具有与在预先确定的调制方法中的代码长度相对应的长度nT；FnT[1/秒]是在半径r1处的2nT间距信号的预先确定的重放频率；Sr1[米/秒]是在半径方向上光盘的扫描线速度。
2.一种光盘，其上有多个与由重放装置重放的数据位相对应的凹坑，该重放装置包含一个用来检测光盘上的凹坑的光束光点发射装置和一个两片拼合式光检测器，该光束光点在相对每个凹坑的中心具有给定径向偏移量的位置具有极大光强，
其中，每个凹坑长度设定为可满足由下式表示的条件：
0.65≤(2·fnT·PLn)/·Sr1≤1.40
式中，PLn[米]表示在凹坑深度为pd/2时在轨道切线方向上测得的每个凹坑长度，条件是记录在光盘的半径为r1处的每个凹抗的最深部分处的深度为pd，具有与在预先确定的调制方法中的代码长度相对应的长度nT；FnT[1/秒]是在半径r1处的2nT间距信号的预先确定的重放频率；Sr1[米/秒]是在半径方向上光盘的扫描线速度。
CN98804362A 1997-03-26 1998-03-26 光盘设备及光盘 Expired - Lifetime CN1116672C (zh)

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