用複數個光點在光碟上讀/寫數據的系統和方法

2023-12-11 14:53:17

專利名稱：用複數個光點在光碟上讀/寫數據的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種在光碟上讀/寫數據的方法和系統，更具體來說，涉 及一種用複數個光點在光碟上讀/寫數據的方法和系統。
背景技術：
如今，光碟因其成本相對較低且數據存儲容量相對較大而成為一種 廣泛用於存儲多媒體音頻/視頻信息的數據載體。因此，由於存儲在光碟 上的數據可以更快讀取，或者存儲在光碟上的數據可以更快寫入，所以 提高數據速率已成為一個重要的改善因素。一種提高光碟機數據速率的方法是使用多個並行讀取或寫入多個光 盤軌道的光點。由於大多數光碟的軌道結構是螺旋形的，所以光點會遇到另 一光點已經讀取或寫入的軌道的一部分，如圖1A和圖1B所示。圖1A是顯示這樣一種情形的示意圖光點A從區塊1的起始處開 始在光碟上記錄/讀取數據，而光點B則從區塊5的起始處開始在光碟 上記錄/讀取數據。光點A和B—直這樣並行地記錄/讀取，直到光點A 到達區塊5的起始處為止，如圖1B所示。換句話說，光點A到達原先 由光點B記錄/讀取的區塊。為了避免光點A在原先由光點B記錄/讀取 的區域上記錄新的數據，此時需要轉移光點。這種轉移通常包括將所有光點移動相同的距離。這種光點轉移策略 的優點在於其非常容易實施，這是因為只需徑向轉移物鏡。歐洲專利申 請案第EP 0 840 294 A2號(1998年5月公開，由Samsung Electronics Co., Ltd.提交)揭示了 一種利用多個光點來進行光學拾取的多軌道掃描方法， 其中就運用了這種光點轉移策略。但是其缺點在於，必須進行(Nb-l ) Ng-l條軌道的轉移(對於具有 Nb個光點、且光點間相距Ng條軌道的系統)，才能讀取或寫入所有數 據。因此，這種方法的數據速率限制在每個光點的數據速率的Nb-1/Ng 倍。實際上，Ng通常為l，因而數據速率增益將限於Nb-l。因此，我們期望能在現有光碟機中實施新的讀/寫光碟的轉移策略，以便超過上述數據速率極限，從而滿足巨大的提高讀/寫數據速率的需求。 發明內容本發明的目標是提供一種用複數個光點在光碟上讀/寫數據的方法 和系統，以便提高讀/寫數據速率。根據本發明的 一個實施例，揭示 一種用複數個沿光碟內部軌道到外 部軌道定位的光點而在光碟上讀/寫數據的方法。該方法包括以下步驟相繼檢測每個光點都已到達原先已讀/寫的數據區域；如果讀/寫是從內 部軌道向外部軌道進行的，將光點移動到與當前最外部的光點相鄰的位 置，如果讀/寫是從外部軌道向內部軌道進行的，將光點移動到與當前最 內部的光點相鄰的位置。根據本發明的 一個實施例，揭示一種用複數個沿光碟內部軌道到外 部軌道定位的光點而在光碟上讀/寫數據的系統。該系統包括一^r測裝 置，用來相繼檢測每個光點都已到達原先已讀/寫的數據區域，並產生一 檢測信號；和一由該檢測信號觸發的致動裝置，用於移動光點，如果讀 /寫是從內部軌道向外部軌道進行的，將光點移動到與當前最外部的光點 相鄰的位置，如果讀/寫是從外部軌道向內部軌道進行的，將光點移動到 與當前最內部的光點相鄰的位置。在現有技術中，數據速率的提高限制在Nb-l/Ng倍，而與此相比， 根據本發明的轉移策略使得數據速率提高Nb倍。換句話說，單獨移動 光點的轉移策略可以提高在光碟上進行讀/寫的數據速率。此外，由於並非所有光點都必須同時移動相同距離，所以這種移動 光點的策略易於實施，從而產生一種節省成本的解決方案。根據以下參照圖式和權利要求書對本發明的描述，本發明的其他目 標和效用將變得顯而易見，並且讀者可全面了解本發明。


圖1A和圖1B是圖解說明展示一個光點遇到已由另一光點讀取或寫 入的區域的情形的示意圖。圖2A-2D圖解說明用根據本發明一個實施例的光點轉移策略來對 光碟進行多光點讀出的各個階段。圖3是圖解說明展示用 一個反射鏡陣列來轉移來自 一個雷射陣列的各個光點的示意圖。圖4是圖解說明展示光碟上的光點排列的示意圖。 圖5展示反射鏡隨時間的遵循鋸齒模式的角度轉移。 圖6是圖解說明展示用來控制光碟上的光點的閉合迴路控制系統的結構的示意方塊圖。圖7是圖解說明展示根據本發明一個實施例在開放迴路控制下在光碟上讀取數據的方法的示意流程圖。在上述圖式中，相同附圖標記指示相同、相似或相應的元件或功能。
具體實施方式
下文將參照圖式通過實施例來詳細描述本發明的技術4晉施。應注意，本發明既可用於讀取光碟，又可用於寫入光碟。在本實施 例中，為簡略起見而使用"讀取"。所屬領域的技術人員應了解，本說明 書中各處的"讀取，，都可以換成"寫入"。圖2A至2D圖解說明根據本發明一個實施例的光點轉移策略來對 光碟進行多光點讀出的各個階段。用彼此相距一條軌道的三個光點A、 B、 C來說明這一策略。光點A、光點B和光點C這三個光點沿光碟的 內部軌道到外部軌道定位，例如分別在軌道T1、 T2和T3上，並且沿圖 2A中箭頭所指的方向並4亍地讀取4九道(圖2B-2D中，已讀取的區域標 有陰影)，其中所有光點之間始終保持為沿徑向方向相距至少 一 條軌道 的不變距離。檢測裝置相繼檢測每個光點的位置並產生檢測信號。一旦光點A到達先前已由另一光點讀取的軌道的一部分，如圖2A 所示，光點A讀取的數據就會沒用，並且會產生一個檢測信號，指示必 須移動光點A以便繼續讀取數據。在本實施例中，致動裝置響應該才企測 信號移動光點A,如果讀/寫是從內部軌道向外部軌道進行的，那就將光 點A移動到與當前最外部的光點相鄰(即，下一個)的位置；如果讀/ 寫是從外部軌道向內部軌道進行的，那就將光點A移動到與當前最內部 的光點相鄰(即，下一個)的位置。在本實例中，如圖2B所示，光點 A一皮移動到軌道T4，即在光點C的下一個。應注意，術語"相鄰"意謂所移動的光點將定位到當前最外部/最內部 的光點的下一個，並且將與所述當前最外部/最內部的光點相距一條軌道 (如圖2所舉的實例所示)或複數條軌道(例如，在各光點彼此相距一條以上軌道的情況下)。對其他光點應用與光點A相同的策略。例如，如圖2C所示，光點 B也遇到之前已^皮讀取的軌道的一部分。與光點A相似，也將光點B移 動到4九道T5，如圖2D所示。關於上述策略的實施，有多種方法可以用來實施這種跳3夭策略。但 是，重要之處在於應該單獨控制每個光點。圖3是圖解說明如何通過反射鏡陣列來實現跳躍策略以轉移雙雷射 系統中的各個光點從而提高光碟機的數據速率的示意圖。該系統包括一個 具有兩個雷射源4和5的雷射陣列。對於從該雷射陣列發射的雷射光束 (見圖3中的虛線)來說，用一個反射鏡陣列來偏轉這些雷射光束。該 反射鏡陣列包括兩個反射鏡1和2。反射鏡1偏轉來自雷射源5的雷射 光束A,而反射鏡2偏轉來自雷射源4的雷射光束B。反射鏡1和2中 的每個反射鏡都可旋轉小角度al、 ot2，旋轉軸3大約位於經過雷射光束 的光軸的平面中。通過旋轉反射鏡1和2中的一個反射鏡，經這個反射鏡偏轉後的激 光光束髮生變化，藉此控制光碟上的相應光點。例如，如果反射鏡圍繞 軸3逆時針旋轉，則光點將會朝光碟邊緣移動。反之，光點將朝中心移 動。通過這種方式，用反射鏡陣列來轉移來自雷射陣列的各個光點。本 發明的 一個優選實施例是沿幾乎為切線的方向定位各光點。這樣做之所 以有利是因為，其使光點轉移期間各組件的機械移動最小化，並因此筒 化了致動過程。雖然這種轉移不是從前一軌道跳^L到下 一軌道的可能的最短轉移， 但差異非常小，並且在實踐中不會產生問題。這意味著，旋轉軸不必非 常精確地對準，從而簡化了反射鏡陣列的構造。為了使每個反射鏡只反射來自 一個雷射源的雷射光束，反射鏡必須 放置在靠近雷射陣列、光束尚未重疊的距離處。因此，小型反射鏡(例 如，寬度和高度約為50-100微米)較受青睞，因為其具有這樣的優點 反射鏡可以非常迅速地轉移，並且可以與雷射陣列 一起集成在同 一罩殼 內以形成一個組件。從而提供光學光i 各中 一種更加簡單的應用來執行本 發明。該反射鏡陣列也可以放置在光路中的其他位置上。例如，為了形成 互不重疊的光束，需要能形成聚焦點的望遠鏡。然後，將反射鏡陣列放置在這些聚焦點附近。在上述實施例中，用反射鏡陣列來轉移每個光點。或者，也可以用 其他構件來轉移每個光點，例如用一組用來改變雷射光束的定向的透 鏡。另一種可能的解決方案是，通過利用在與光軸垂直的平面內的液晶 模塊來控制每個不同的相互平行又互不重疊的光束的偏轉角，從而管理 各個光點的轉移。此外，所述液晶模塊具有恆定的折射率梯度。因此， 通過改變模塊上的電壓來改變折射率梯度，也將改變光束角度。在本發明的實施例中，光源對應於雷射陣列。本發明的實施例中也 可以使用其他光源，例如經光柵分裂或經透鏡準直的單光束雷射源。特 定而言，用反射鏡陣列來偏轉準直雷射光束比較適合只讀系統。或者， 也可以用聲光調製器來形成光源，所述聲光調製器可以將入射光束分裂 成經過調製而具有不同(且可變)角度的光束或者離散雷射，該離散激 光的光束組合成同一光路。根據本發明的一實施例，最好讓每個反射鏡在每次跳躍之後都緩慢 返回到其開始位置，因為如果光點遇到另一已讀區域，則可能需要再次跳躍。否則，重複轉移光點會過度增加反射鏡的轉移。包含物鏡致動器 的常規徑向跟蹤系統會使所有光點都保留在其各自的軌道上，而反射鏡 則返回到其初始位置。圖4展示光點在光碟上的典型排列，以便解釋大約位於雷射光束平面內的旋轉軸的選擇結果。例如，光點間相距10 且軌道間距為320 nm(例如，根據藍光光碟標準)。因此，各光點在一條線上，僅與軌道 成較小角度。在一個反射鏡繞其在雷射陣列的光軸平面中的旋轉軸旋轉 之後，光點的轉移與這條線垂直(如箭頭所示)。圖5展示反射鏡隨時間的遵循鋸齒模式的角度轉移，其中，al、 a2 代表反射鏡的旋轉角度，如實線和虛線所示。如圖5所示，單獨控制各 反射鏡。此外，下降線代表反射鏡返回到其開始位置的階段，而急劇上 升線則代表轉移的階段。在另一實施方案中，反射鏡更加迅速地返回到其初始位置，然後在 短時間內併:持不變。取決於光碟旋轉周期(revolution time )的變化(例 如，取決於光碟機運作模式，即恆定角速度或恆定線速度)，這兩種方法 都可能更易實施。用物鏡致動器來將光點聚焦到其軌道上，該物鏡致動器通常是典型徑向反饋迴路控制系統的 一 部分。圖6是展示用來控制光碟上的光點的閉合迴路控制系統的結構的示意方塊圖。該系統包括光學器件601,該光學器件601包括光路、光碟 及具有光檢測器和其他一些電子器件的返回光路。光學器件601將測量 結果傳輸給徑向跟蹤誤差產生器602,該徑向跟蹤誤差產生器602產生 一稱為徑向誤差信號的電信號，該信號或多或少與光碟上的光點與數據 軌道中心之間的距離成比例。這一距離可由徑向致動器603調整，該徑 向致動器603沿徑向方向移動物鏡(即，物鏡致動器)。用來移動徑向 致動器603以使光點保留在軌道中心上並因此將徑向誤差減少到零所必 需的力(幅度和符號)由控制器模塊徑向控制器604來界定。徑向控制 器604以徑向誤差信號作為輸入，並計算輸出信號，以將其輸入減少到 令。徑向控制器604是一個電子濾波器，其在不同頻率範圍中具有不同 特性。這種控制器的一個典型且常用的實例是比例-積分-微分(PID)控 制器，其具有用來支配低頻控制器輸出的積分函數、用來支配中頻輸 出的比例增益和用來支配高頻輸出的微分器。或者，也可反饋所有光點的平均跟蹤誤差。反饋迴路包含頂部的低 通濾波器(LPF) 605,以便僅控制某一帶寬內的光點的移動。通過控制 旋轉反射鏡的其他反饋迴路(底部)來移除該帶寬以外的跟蹤誤差部分。 因為反射鏡小且輕，所以可以實現^f艮寬的帶寬。請注意，寬箭頭表示信號集合，每個光點對應一個信號。信號從該 光學器件開始，隨後為所有光點產生徑向跟蹤誤差。這些徑向跟蹤誤差 經高通濾波器(HPF) 606過濾，以便僅處理頻率較高的分量。顯然， LPF 605和HPF 606的截止頻率值相似。對於經高通濾波的誤差信號， 將來自如圖6所示的跳躍信號產生器607的跳躍信號添加到信號混合器 608中。通過一組N控制器609,例如PID型控制器，每個控制器負責 控制一個光點或反射鏡，將信號饋送給經致動的反射鏡610，而反射鏡 610又將各個光束偏轉到光碟軌道上的正確位置。在上述實施例中，不^f旦可以實施本發明，而且還通過轉移光碟上的 光點實現了補償高頻跟蹤誤差的附加功能。通過增加LPF和HPF,將高 頻信號分離出來並用來調製經致動的反射鏡。這有利於記錄和讀出高轉 速光碟。9轉移光碟上的光點也會導致光檢測器平面中的光點發生轉移，該光檢測器平面負責產生電信號，由這些電信號可產生數據信號(高頻-HF-信號)、聚焦誤差和徑向跟蹤誤差信號。這會干擾光學信號。例如，可 能會像典型射束沉陷(beam landing)那樣導致推挽徑向信號偏移。此 可通過根據光點位移來移動光檢測器而避免。在上述任一實施例中，都可以選擇開放迴路或閉合迴路控制來實施 光點轉移。開放迴路控制和閉合迴路控制之間的一個差別在於，在開放 迴路方案中，通過向致動器饋送預定電信號來實現旋轉，而對於閉合回 路顛倒跳躍而言，進入致動器的電信號取決於自某一非靜態光點測得的 徑向誤差信號。圖7是展示根據本發明一個實施例在開放迴路控制下用複數個沿光 盤內部軌道向外部軌道定位的光點而在光碟上讀/寫數據的方法的示意 流程圖。在步驟S710中，相繼檢測每個光點是否都已到達先前已讀/寫 的數據區域。然後，在步驟S720中，如果讀/寫是從內部軌道向外部軌 道進行的，那就將所檢測的光點移動到與當前最外部的光點相鄰的位 置；如果讀/寫是從外部軌道向內部軌道進行的，那就將所檢測的光點移 動到與當前最內部的光點相鄰的位置。因此，光點轉移得以完成。開放 迴路控制下的方法一般更易執行。在閉合迴路控制中，在轉移過程中測 量移動光點的位置，並根據所測量的信號控制每個光點的移動。結果表明，對於使用本發明的雙光束藍光光碟系統(Ng= 1,假設 跳3夭時間無限短)而言，數據速率提高到1.9倍，而用傳統方法，數據 速率將下降到l倍以下。此外，本發明可應用到幾乎所有具有多光點的 光學存4諸系統中，例如CD、 DVD和藍光光碟機。上述實施例只是例示性的，並且不希望它們限制本發明的技術方 法。雖然已參照優選實施例詳細描述了本發明，但所屬領域的技術人員 將了解，可在不偏離本發明技術方法的精神和範疇的情況下修改或等同 替換本發明的技術方法，這些修改或等同替換也屬於本發明權利要求書 的保護範疇。
權利要求
1.一種用複數個沿一光碟的內部軌道到外部軌道而定位的光點在所述光碟上讀/寫數據的方法，所述方法包括以下步驟相繼檢測每個光點都已到達原先已讀/寫的一數據區域，如果所述讀/寫是從內部軌道向外部軌道進行的，將所述光點移動到與當前最外部的光點相鄰的一位置；如果所述讀/寫是從外部軌道向內部軌道進行的，將所述光點移動到與當前最內部的光點相鄰的一位置。
2. 如權利要求l所述的方法，進一步包括以下步驟 移動光檢測器以跟隨所述光點的移動， 測量所述光點的位置。
3. 如權利要求1所述的方法，其中所有所述光點之間始終保持為沿 徑向方向至少一條軌道的不變距離。
4. 如權利要求l所述的方法，其中所述移動步驟是旋轉一用來偏 轉一單一雷射光束的反射鏡。
5. —種用複數個沿一光碟的內部軌道到外部軌道定位的光點而在 所述光碟上讀/寫數據的系統，所述系統包括一檢測裝置，用來相繼檢測每個光點都已到達先前已讀/寫的一數據 區域，並產生一檢測信號，一由所述檢測信號觸發的致動裝置，用來移動所述光點，如果所述 讀/寫是從內部軌道向外部軌道進行的，將所述光點移動到與當前最外部 的光點相鄰的一位置；如果所述讀/寫是從外部軌道向內部軌道進行的， 將所述光點移動到與當前最內部的光點相鄰的 一 位置。
6. 如權利要求5所述的系統，進一步包括一連接到所述致動裝置 的旋轉反射鏡陣列，用來偏轉雷射光束以產生所述複數個光點。
7. 如權利要求5所述的系統，進一步包括一連接到所述致動裝置的 液晶;溪塊，用來偏轉雷射光束。
8. 如權利要求5所述的系統，其中所有所述光點之間始終保持為沿 徑向方向至少一條軌道的不變距離。
9. 如權利要求6所述的系統，其中所述反射鏡陣列的旋轉軸實質上 位於經過所述雷射光束的一光軸的平面中。
10. 如權利要求6所述的系統，其中所述反射鏡陣列與發射所述激 光光束的雷射源集成在一起。
11. 如權利要求6所述的系統，其中所述雷射光束是通過用一光柵或 一 聲光調製器來分裂一單 一 雷射源而形成。
12. 如權利要求6所述的系統，其中用來在旋轉之後將所述旋轉反 射鏡陣列中的每個反射鏡返回到其初始位置的時間取決於所述光碟的 旋轉周期。
全文摘要
本發明涉及一種用複數個沿光碟內部軌道到外部軌道而定位的光點在光碟上讀/寫數據的方法和系統。該方法包括以下步驟相繼檢測每個光點都已到達原先已讀/寫的數據區域；如果讀/寫是從內部軌道向外部軌道進行的，將光點移動到與當前最外部的光點相鄰的位置，如果讀/寫是從外部軌道向內部軌道進行的，將光點移動到與當前最內部的光點相鄰的位置。
文檔編號G11B7/14GK101317223SQ200680044744
公開日2008年12月3日 申請日期2006年11月23日 優先權日2005年11月29日
發明者A·M·范德李, H·古森斯, 嶸 劉, 諶達宇 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司