СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ОПТИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ ЗАПИСИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СКОРОСТЯХ СЧИТЫВАНИЯ
METHOD AND DEVICE FOR EXTRACTING INFORMATION FROM OPTICAL RECORDING MEDIUM AT DIFFERENT READ RATES

Область техники
Это изобретение относится к способу извлечения информации с оптического носителя записи, содержащему этапы установки уровня мощности луча излучения на предварительно определенном уровне мощности считывания, сканирования носителя записи лучом излучения, обнаружения отраженного луча излучения, отраженного от носителя записи, и извлечения информации из отраженного луча излучения.
Это изобретение дополнительно относится к считывающему устройству для выполнения такого способа, содержащему источник излучения для формирования луча излучения, средство установки для установки уровня мощности луча излучения на предварительно определенном уровне мощности считывания, средство сканирования для сканирования носителя записи лучом излучения, детектор для переноса отраженного луча излучения, где упомянутый отраженный луч излучения отражается от носителя записи, в электрический сигнал и средство декодирования для извлечения информации из упомянутого электрического сигнала.
Уровень техники
В оптических носителях записи информация закодирована в виде оптически обнаруживаемых меток и промежутках между метками в информационном слое оптического носителя записи. Эти метки могут быть в форме выдавленных впадин, таких как, например, на носителях записи типа только для считывания, в форме измененных оптических свойств слоя красителя, таких как, например, в носителях записи записываемого типа, или в форме аморфных областей на кристаллическом слое, таких как, например, в носителях перезаписываемого типа. Как правило, эти метки сохранены вдоль спиральной по форме или концентрической по форме дорожки на информационном слое диска типа оптического носителя записи. Оптический носитель записи может содержать один информационный слой или несколько информационных слоев, разделенных промежуточными слоями, например двухслойный диск, состоящий из двух информационных слоев.
В устройстве считывания информация извлекается из такого оптического носителя записи посредством облучения информационного слоя оптического носителя записи лучом излучения, таким как, например, лазерный луч, и обнаружения луча излучения, отраженного от оптического носителя записи. Когда луч излучения сканирует информационный слой по дорожке, отраженный луч излучения модулируется согласно шаблону меток и промежутков, сохраненному на информационном слое. Этот модулированный отраженный луч излучения переносится в модулированный электрический сигнал детектором. Посредством декодирования этого модулированного электрического сигнала извлекается информация, сохраненная на оптическом носителе записи.
Соотношение сигнал-шум (SNR) модулированного электрического сигнала, представляющего информацию, считанную с оптического носителя записи, зависит от оптики и электроники считывающего устройства. Как правило, SNR модулированного электрического сигнала уменьшается с увеличением скорости считывания. Поскольку при увеличении скоростей считывания пропускную способность обнаруживающей электроники в считывающем устройстве необходимо увеличить, таким образом увеличиваются все виды вносимых шумов, таких как шум источника излучения, электронный шум, дробовой шум и т.д.
При считывании оптических носителей записи более оптимальный SNR получается в случае высоких уровней излучения. Уровень сигнала модулированного отраженного луча излучения и, таким образом, уровень сигнала модулированного электрического сигнала, пропорционален
r
P·M·R,
r
где P является мощностью луча излучения (часто называемой мощностью считывания), M является модуляцией меток и промежутков, а R является отражательной способностью информационного слоя.
В настоящее время проблемой оптических систем, особенно при использовании оптических носителей записи, имеющих низкую отражательную способность, таких как, например, двухслойные DVD-перезаписываемые системы и системы с записываемым и перезаписываемым диском BluRay, является то, что соотношение сигнал-шум модулированного электрического сигнала, представляющего информацию, считанную с оптического носителя записи, зачастую называемого сигналом считывания, становится слишком низким при более высоких скоростях считывания, когда используются традиционные мощности считывания, таким образом вызывая ошибки в извлеченной информации. Особенно, в случае недорогих систем, где, как правило, эффективность светового потока от носителя записи до детектора является низкой.
В будущих оптических системах, где число информационных слоев на оптическом носителе записи увеличивается до трех или более, соотношение сигнал-шум сигнала считывания может даже дополнительно уменьшиться из-за уменьшения отражательной способности отдельных информационных слоев с увеличением числа наложенных информационных слоев на носителе записи.
Назначение изобретения
Задачей настоящего изобретения является предоставление способа и считывающего устройства, которые предоставляют модулированный электрический сигнал, имеющий достаточно высокое отношение сигнал-шум при более высоких скоростях считывания, таким образом позволяя легко извлекать информацию даже на этих высоких скоростях считывания.
Сущность изобретения
Эта задача решается предоставлением способа согласно вступительному параграфу, который отличается тем, что уровень мощности луча излучения устанавливают в зависимости от скорости считывания на уровне мощности считывания, равном
,
N
N
где α является предварительно определенным параметром с 0,2<α<0,8, P является уровнем мощности считывания при номинальной скорости считывания, часто называемой эталонной скоростью считывания, а n является фактической скоростью считывания, поделенной на номинальную скорость считывания. P обычно выражается в мВт. Эта задача дополнительно решается предоставлением считывающего устройства согласно вступительному параграфу, которое отличается тем, что средство установки выполнено с возможностью установки уровня мощности луча излучения в зависимости от скорости считывания на уровне мощности считывания, равном
,
N
где α является предварительно определенным параметром с 0,2<α<0,8, P является уровнем мощности считывания при номинальной скорости считывания, а n является фактической скоростью считывания, поделенной на номинальную скорость считывания.
Согласно настоящему изобретению предполагается увеличить уровень мощности считывания луча излучения как функции от скорости считывания, таким образом компенсируя негативное влияние пропускной способности электроники и/или уменьшенной отражательной способности информационного слоя на соотношение сигнал-шум. Обычно, увеличение уровня мощности считывания луча излучения при определенном уровне мощности будет иметь в результате ухудшение стабильности считывания, т.е. числа раз, когда носитель записи может быть считан неоднократно без значительного износа носителя записи. Следовательно, максимальный уровень мощности считывания определяется для различных оптических систем. Однако изобретатели поняли, что этот максимальный уровень мощности считывания увеличивается с увеличением скорости считывания, таким образом позволяя использовать более высокие уровни мощности считывания при более высоких скоростях считывания без ухудшения стабильности считывания.
Заметим, что с теоретической точки зрения уровень мощности считывания, который увеличивается пропорционально , будет номинальным. Однако изобретатели, кроме того, поняли, что такая зависимость между уровнем мощности считывания и скоростью считывания может закончиться деструктивными уровнями мощности считывания при высоких скоростях считывания, заканчивающихся в результате постоянной потери информации на считываемом носителе записи. Согласно настоящему изобретению уровень мощности считывания увеличивается менее чем пропорционально , т.е. имеет значение, меньшее чем один. Это разрешает достаточно высокие уровни мощности считывания при всех скоростях считывания без разрушения информации на носителе записи.
Заметим, что задача настоящего изобретения решается без необходимости в дорогих и/или сложных электронных или оптических компонентах.
N
N
Значения параметров α и P, как правило, зависят от свойств носителя записи. Заметим, что при считывании различных информационных слоев многослойного носителя записи каждый индивидуальный информационный слой может иметь свои собственные значения параметров, ассоциативно связанные с ним. Дополнительно отмечается, что номинальная скорость считывания, при которой определен уровень P мощности считывания, как правило, выбирается как так называемая 1X-скорость считывания, соответствующая n=1. Эта 1X-скорость является самой медленной скоростью считывания, определенной в оптической системе.
N
Производитель оптического диска может определить эти значения параметров в процессе производства. Впоследствии эти значения должны быть переданы считывающему устройству. Это может быть достигнуто посредством предоставления этих значений в области для хранения связанной с носителем записи информации на самом носителе записи, например, в так называемой ADIP, причем эта область может быть считана считывающим устройством. Альтернативно, значения параметров α и P определены в спецификации оптической системы. Теперь производитель оптического диска должен придерживаться этих спецификаций в процессе производства носителя записи.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения значение α находится в диапазоне между 0,33 и 0,5.
N
N
В вариантах осуществления изобретения для использования с двухслойными DVD перезаписываемыми оптическими носителями записи (DVD+RW DL) наиболее оптимальными значениями для параметров α и P являются α=0,462 и P=1,3 мВт, дающие в результате уровень мощности считывания в  мВт или, альтернативно, α=0,385, дающее в результате уровень мощности в  мВт.
Следует отметить, что уровень мощности считывания, равный
,
в действительности является оптимальным значением уровня мощности считывания, являющимся оптимальным выбором между увеличением соотношения сигнал-шум посредством увеличения уровня мощности считывания и сохранением стабильности считывания посредством предотвращения деструктивно высоких уровней мощности считывания. Следовательно, уровень мощности считывания, равный
,
может также рассматриваться как скорость считывания, зависящая от верхней границы безопасной рабочей области уровней мощности считывания; фиксированная оцененная нижняя граница находится на уровне мощности считывания для самой медленной скорости считывания. Теперь любой уровень мощности считывания ниже верхней границы и выше нижней границы может быть выбран из этой безопасной рабочей области, давая в результате улучшенную, но необязательно оптимальную, производительность считывания.
Краткое описание чертежей
Эти и другие задачи изобретения станут очевидными и дополнительно разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные в качестве примера в последующем описании, и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает вариант осуществления считывающего устройства согласно изобретению,
Фиг.2 является графиками, показывающими зависимости уровня мощности считывания луча излучения от скорости считывания, и
Фиг.3 явлеются графиками экспериментальных данных с аппроксимированными кривыми согласно формуле изобретения.
Подробное описание чертежей
Фиг.1 показывает считывающее устройство 1 согласно варианту осуществления изобретения для извлечения информации с оптического носителя 10 записи. В этом примере оптический носитель 10 записи показан как двухслойный носитель записи, содержащий два информационных слоя (L0, L1). Однако отмечается, что изобретение работает одинаково хорошо с однослойными носителями информации и с многослойными носителями информации, содержащими более чем два информационных слоя.
Считывающее устройство 1 содержит источник 2 излучения, такой как, например, диодный лазер, для формирования луча 3 излучения, такого как, например, луча лазерного излучения. Этот луч 3 излучения сканирует оптический носитель 10 записи с помощью хорошо известных средств сканирования. Эти средства сканирования включают в себя, например, двигатель (не показан) для вращения носителя записи вокруг его центра и систему 5 линз, содержащую расщепитель 51 луча и линзу 52 объектива, для формирования луча излучения в точке 15 фокусировки на информационном слое носителя записи. На фиг.1 луч 3 излучения показан сфокусированным на первом информационном слое носителя записи, расположенном наиболее близко к входной поверхности луча излучения, зачастую упоминаемом как L0-слой. Однако под управлением средства 7 фокусировки и трассировки, которое также рассматривается как часть средств сканирования, луч излучения может также быть сфокусирован на другом информационном слое, зачастую упоминаемом как L1-слой.
Когда носитель записи вращается, средство 7 фокусировки и трассировки гарантирует, что фокусное пятно 15 сканирует дорожку на информационном слое, на которой сохранена информация, которая должна быть извлечена. Отраженный луч 9 излучения, отраженный информационным слоем L0, направляется системой 5 линз к детектору 4. Этот отраженный луч 9 излучения модулируется согласно шаблону меток и промежутков между метками вдоль сканируемой дорожки. Детектор 4 преобразует падающий отраженный луч 9 излучения в один или более электрических сигналов. По меньшей мере, один из этих электрических сигналов, т.е. модулированный электрический сигнал 13, имеет модуляцию, которая относится к считываемой информации. Этот модулированный электрический сигнал 13 подается к средству 8 декодирования для извлечения самой фактической информации.
Считывающее устройство 1 дополнительно содержит средство 6 установки, подключенное к источнику 2 излучения для управления уровнем мощности луча 3 излучения, сформированного источником излучения. В считывающих устройствах предыдущего уровня техники это средство 6 установки устанавливает уровень мощности луча излучения на предварительно определенном уровне мощности считывания при извлечении информации с оптического носителя 10 записи.
Следует отметить, что, когда считывающее устройство объединено с записывающим устройством для записи информации на записываемый оптический носитель записи, источник 2 излучения может также использоваться для формирования луча излучения для записи информации на записываемый носитель записи. В таком комбинированном устройстве средство 6 установки, как правило, также используется для установки уровня мощности луча излучения, как правило, на более высоком уровне мощности записи или по шаблону уровней мощности записи.
В считывающем устройстве согласно настоящему изобретению средство 6 установки выполнено с возможностью устанавливать уровень мощности луча излучения в зависимости от скорости считывания, также упоминаемой как линейная скорость. Следует отметить, что средство 6 установки может быть осуществлено посредством нескольких отдельных аппаратных элементов и/или посредством соответствующим образом запрограммированного контроллера.
Вообще, более быстрая скорость считывания предоставляет возможность более быстрого извлечения информации с оптического носителя записи. В устройствах с постоянной угловой скоростью (CAV) угловая скорость носителя записи в форме диска остается постоянной, пока скорость считывания (то есть линейная скорость) изменяется от внутреннего диаметра диска к внешнему диаметру диска.
Согласно настоящему изобретению средство 6 установки устанавливает уровень мощности луча 3 излучения на уровне мощности считывания, равном
,
N
где α является предварительно определенным параметром с 0,2<α<0,8, P является уровнем мощности считывания при номинальной скорости считывания, а n является фактической скоростью считывания, поделенной на номинальную скорость считывания. Номинальная скорость считывания, как правило, выбирается, чтобы быть так называемой скоростью 1X, или эталонной, скоростью, соответствующей n=1.
N
N
N
В вариантах осуществления изобретения для использования с двухслойными DVD перезаписываемыми оптическими носителями записи (DVD+RW DL) наиболее оптимальными значениями параметров α и Pявляются α=0,462, а P=1,3 мВт или, альтернативно, α=0,385 и P=1,3 мВт. Это показано на графиках фиг.2, где вертикальная ось представляет уровень мощности считывания (мВт), а горизонтальная ось представляет n, являющийся фактической скоростью считывания, поделенной на номинальную скорость считывания. Прерывистая кривая 21 представляет α=0,462, дающее в результате кривую уровня мощности считывания, равную  мВт, в то время как начерченная кривая 22 представляет α=0,385, дающее в результате кривую уровня мощности считывания, равную  мВт.
Прерывистая линия 24 представляет фиксированный уровень мощности считывания в 1,2 мВт, который определен в предыдущем уровне техники как номинальный уровень мощности считывания в целях тестирования. Эта прерывистая линия 24 может рассматриваться как нижняя граница безопасной рабочей области уровней мощности считывания. Верхняя граница этой безопасной рабочей области уровней мощности считывания является начерченной кривой 22 или, альтернативно, прерывистой кривой 21. Любой уровень мощности считывания может теперь быть выбран из этой безопасной рабочей области, в результате приводя, с одной стороны, к улучшенной производительности считывания, а с другой стороны, к сохранению стабильности считывания.
В альтернативном варианте осуществления изобретения производитель оптического диска 10 определяет значения параметров в процессе изготовления и предоставляет эти значения в области для хранения относящейся к носителю записи информации на самом носителе 10 записи. Такой областью для хранения относящейся к носителю записи информации является, например, известная ADIP и ATTP. Считывающее устройство 1, показанное на фиг.1, теперь считывает, например, со скоростью считывания, равной 1X, т.е. с эталонной скоростью, и/или с помощью определенной номинальной мощности считывания в целях тестирования значения параметров с самого носителя записи, передает их через сигнал 11 средству 6 установки. Средство 6 установки впоследствии использует эти значения параметров для установки уровня мощности считывания при более высоких скоростях считывания.
Фиг.3 показывает графики экспериментальных данных с аппроксимированными кривыми согласно формуле изобретения. Все данные измерений могут быть хорошо аппроксимированы с помощью этой формулы, показывающей, что это оптимальное выражение, чтобы описать максимальные мощности считывания.
Общим требованием для повторного считывания является то, что диск может быть считан миллион раз, в то же время оставаясь в пределах спецификации, например, уровня дрожания меток. В экспериментах на DVD перезаписываемом диске число циклов считывания определяется для различных мощностей считывания и скоростей считывания. Обычно мощность считывания, при которой диск может быть считан миллион раз, определяется посредством экстраполяции точек экспериментальных данных, полученных при более высоких мощностях считывания, соответствующих меньшему числу циклов считывания. Измерения на фиг.3 дают мощность считывания, при которой могут быть получены точно 1 миллион циклов считывания. В практических применениях меньшая максимальная мощность считывания выбирается, чтобы получить пределы для
- точности установки мощности считывания
- более высоких температур дисков
- меньшей частоты модуляции лазера (чем ниже частота модуляции, тем выше пиковые мощности)
- различий между дисковыми приводами (размер пятна, длина волны и т.д.).
Двумя крайними ситуациями на практике, чтобы получить предел, являются использование коэффициента умножения или получение предела посредством использования смещения. Также могут возникать ситуации между ними. Когда дополнительный предел в качестве функции скорости n предоставляется коэффициентом, на практике значение Pn будет выбрано более низким. Когда дополнительный предел в качестве функции от скорости задается посредством смещения в мВт, на практике Pn будет выбран более низким и будет выбран более высоким.