專利名稱：具有分區(qū)的光檢測(cè)器的位檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)在記錄載體上存儲(chǔ)的信道數(shù)據(jù)流中各位的位值的位檢測(cè)器，其中，信道數(shù)據(jù)流包含一個(gè)信道帶，信道帶至少有兩個(gè)位行，它們沿第一方向一維地展開(kāi)、并且沿第二方向互相對(duì)準(zhǔn)，所述兩個(gè)方向構(gòu)成位位置的二維網(wǎng)格。此外，本發(fā)明涉及一種光檢測(cè)器、一種位檢測(cè)方法、一種再現(xiàn)裝置和方法以及一種用于實(shí)現(xiàn)所述各方法的計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
在一維(1D)光學(xué)記錄中，高頻(HF)數(shù)據(jù)信號(hào)的物理生成是通過(guò)中心孔(CA)上的(反射的和衍射的)光子分布(photon distribution)的集成而實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)孔與用于實(shí)現(xiàn)小的聚焦激光點(diǎn)的孔相同，該激光點(diǎn)是入射在光盤的信息層上的。該單一的模擬HF信號(hào)波形是以后的位檢測(cè)的基礎(chǔ)，有時(shí)被稱作CA信號(hào)。
傳統(tǒng)的光學(xué)記錄基于一個(gè)1D螺旋線(spiral)，沿著該1D螺旋線，代表介質(zhì)上NRZI信道位流的多個(gè)“1”和“0”的物理標(biāo)記和非標(biāo)記(non-marks)是以順序的方式展開(kāi)的。因此，在介質(zhì)上凹陷(pit)結(jié)構(gòu)處的激光點(diǎn)的物理衍射發(fā)生在沿著軌道或螺旋線的方向上，該方向也被稱為切線方向，這種衍射引起物理調(diào)制而導(dǎo)致產(chǎn)生HF信號(hào)。另一方面，徑向衍射(radial diffraction)則源自該光點(diǎn)的凹陷的有限的徑向范圍，以及源自沿半徑方向上凹陷結(jié)構(gòu)的差異(variations)，這是由于相繼軌道(即單一螺旋線的相繼的圓周)互相靠得很近這一事實(shí)引起的激光點(diǎn)不但從中央軌道產(chǎn)生所期望的成分的信號(hào)，而且從相鄰軌道產(chǎn)生信號(hào)，這個(gè)現(xiàn)象更通常地被稱作串道(cross-talk)。1D光學(xué)記錄中的數(shù)據(jù)檢測(cè)或位檢測(cè)，是作為用于單一軌道的過(guò)程而建立的，它與相鄰軌道無(wú)關(guān)這就是說(shuō)，其目標(biāo)不是多個(gè)軌道的集合的聯(lián)合檢測(cè)(在該聯(lián)合檢測(cè)中，泄漏到由位于相鄰軌道的激光點(diǎn)所生成的信號(hào)的中央軌道的信息也被使用，反之亦然)。因此，可以將從相連軌道產(chǎn)生的信號(hào)中的干擾視為非白噪聲，它與中央軌道的數(shù)據(jù)信號(hào)不相關(guān)。
這意味著，對(duì)于1D的情形來(lái)說(shuō)，1D光學(xué)記錄中與位檢測(cè)相關(guān)的所有相關(guān)信號(hào)，都僅僅是由切線方向的衍射生成的。這就是在考慮可能改善位檢測(cè)的情況下對(duì)中心孔的任何進(jìn)一步劃分對(duì)于1D情形來(lái)說(shuō)不是那么重要的非常根本的原因。在以下將變得明顯的是，對(duì)于2D光學(xué)記錄來(lái)說(shuō)，情況完全相反。
在2D光學(xué)記錄中，例如就像在非正式出版前的歐洲專利申請(qǐng)EP02079097.8(＝PHNL020929)中所述的那樣，各個(gè)位一般都位于一個(gè)共同的或相干的、非變形的(non-deformed)2D網(wǎng)格上，優(yōu)選的是一個(gè)正方形網(wǎng)格或六邊形網(wǎng)格上對(duì)于被視為一個(gè)位群組(cluster)的中心位的每個(gè)位，相對(duì)于該中心位的位置的相鄰各位的位置的集合總是相同的。因此，激光點(diǎn)在這些規(guī)則的、明確的網(wǎng)格位置上出現(xiàn)的隨機(jī)凹陷結(jié)構(gòu)上的衍射，總是被定向到非常明確的方向上，這些方向被稱為位于對(duì)應(yīng)于位的“實(shí)(空間)網(wǎng)格”的“互易(空間)網(wǎng)格”上的衍射向量。
通常，在標(biāo)準(zhǔn)1D光學(xué)記錄中，CA內(nèi)的信息是集成的，以便在任何的位檢測(cè)之前已消除了關(guān)于已經(jīng)在其中發(fā)生了衍射方向的任何信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)位檢測(cè)器和一個(gè)對(duì)應(yīng)的位檢測(cè)方法，由此顯著地改善2D存儲(chǔ)的位檢測(cè)性能。
按照本發(fā)明，這個(gè)目的是由權(quán)利要求1中所要求的一個(gè)位檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)的，該位檢測(cè)器包括—一個(gè)光檢測(cè)器，用于檢測(cè)響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)入射光束而從所述記錄載體反射或透射的光，每個(gè)光束被引導(dǎo)到沿所述第二方向的一個(gè)位置上，所述光檢測(cè)器被劃分成至少兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)，用于檢測(cè)反射或透射光的一部分以及用于生成部分HF信號(hào)值，和信號(hào)處理裝置，用于根據(jù)所述部分HF信號(hào)確定所述信道數(shù)據(jù)流的各位的位值。
一個(gè)對(duì)應(yīng)的位檢測(cè)方法在權(quán)利要求15中定義。
本發(fā)明也涉及一種如權(quán)利要求16中所要求的光檢測(cè)器，它在一個(gè)用于檢測(cè)在記錄載體上存儲(chǔ)的信道數(shù)據(jù)流的各位的位值的位檢測(cè)器被使用，其中信道數(shù)據(jù)流包含一個(gè)信道帶，信道帶至少有兩個(gè)位行，它們沿第一方向一維地展開(kāi)、并且沿第二方向互相對(duì)準(zhǔn)，所述兩個(gè)方向構(gòu)成位位置的二維網(wǎng)格，所述光檢測(cè)器適于檢測(cè)響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)入射光束而從所述記錄載體反射或透射的光，每個(gè)光束被引導(dǎo)到沿所述第二方向的一個(gè)位置上，并且所述光檢測(cè)器被劃分成至少兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)，用于檢測(cè)反射或透射光的一部分以及用于生成部分HF信號(hào)值。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種再現(xiàn)裝置和方法，以及涉及一種用于實(shí)現(xiàn)該位檢測(cè)方法和該再現(xiàn)方法的計(jì)算機(jī)程序。
本發(fā)明基于把光檢測(cè)器劃分成至少兩個(gè)部分的構(gòu)思，該至少兩個(gè)部分最好是按照以系統(tǒng)的方式發(fā)生衍射所在的方向選擇的。后面的各方向、以及在這些方向的每個(gè)中發(fā)生的衍射的量，可被看作信道數(shù)據(jù)流上的、即按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的2D位網(wǎng)格上的所要考慮的2D位群組的一種指紋。
術(shù)語(yǔ)“光檢測(cè)器”應(yīng)被廣義地理解為指任何把一個(gè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)被進(jìn)一步用作模擬信號(hào)波形的電信號(hào)的裝置。光檢測(cè)器接收響應(yīng)入射光束而從記錄載體反射或透射的光，入射光束優(yōu)選地被引導(dǎo)到一個(gè)特定的位行上，但是也可被引導(dǎo)到第二個(gè)(徑向)方向上的任何位置，例如到多于一個(gè)位行，但還是在位行之間。這也意味著在可能由衍射光柵生成的光點(diǎn)陣列中的光點(diǎn)，可比寬螺旋線中的位行多。
例如對(duì)于一個(gè)六邊形網(wǎng)格來(lái)說(shuō)，一個(gè)位群組可由一個(gè)中心位和六個(gè)相鄰位組成，使得有27＝64個(gè)可能的群組，其中32個(gè)群組具有等于“0”的一個(gè)中心位，因此也有32個(gè)具有等于“1”的一個(gè)中心位的群組。這32種模式(patterns)進(jìn)一步按二項(xiàng)式系數(shù) 分布，即對(duì)應(yīng)于n＝0，1，2，...，5，6個(gè)最近鄰的各位(其位值為“1”)的各個(gè)情況具有1、6、15、20、15、6、1個(gè)可能的構(gòu)造(configurations)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以如下地解釋。將考察一個(gè)7位的六邊形位群組，它具有一個(gè)等于“1”的中心位和兩個(gè)也等于“1”的最近的相鄰位。與CA集成相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)HF信號(hào)對(duì)于這種群組來(lái)說(shuō)是典型的，但是它對(duì)于具有兩個(gè)位值為“1”的相鄰位的其它群組的15個(gè)可能的構(gòu)造的所有構(gòu)造來(lái)說(shuō)幾乎也是等同的。因此在標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方式中刪除了表明具有位值“1”的最近相鄰位位于哪些方位的方位信息。
本發(fā)明建議為給定的(中心)位檢測(cè)一個(gè)部分HF信號(hào)矢量，它提供一個(gè)線索來(lái)確定該“1”位的最近相鄰位可能位于哪里(沿著具有6個(gè)可能位置的圓形上)。六邊形群組的每個(gè)可能的構(gòu)造將導(dǎo)致可被看作為有關(guān)該構(gòu)造的“指紋”的一個(gè)信號(hào)集合。HF信號(hào)矢量與某些指紋的匹配將比與其它指紋的匹配好得多。此外，也是在各相鄰位(每個(gè)HF信號(hào)矢量包含多個(gè)部分HF信號(hào))，其每一個(gè)也以不同的可能性與可能的指紋匹配。每個(gè)檢測(cè)器分區(qū)生成這樣一個(gè)部分HF信號(hào)值。
這個(gè)方案中的位檢測(cè)歸結(jié)為尋找與所檢測(cè)的所有HF信號(hào)矢量最接近匹配的2D位模式。每個(gè)HF信號(hào)矢量不但表明關(guān)于群組的中心位值的某些信息、以及它具有位值“1”的相鄰位的數(shù)目，而且還表明關(guān)于最近相鄰位的(最可能的)位置的某些信息?？疾焖牧硪环N方式是將其作為一個(gè)大難題來(lái)考察，其中在2D網(wǎng)格的每個(gè)位位置的信息片斷都是可用的這些片斷必須要裝配在一起，作為一個(gè)大的拼圖游戲(jig-saw puzzle)。
更實(shí)際的是，可以利用一個(gè)分區(qū)的光檢測(cè)器將位檢測(cè)表示為一個(gè)二進(jìn)制2D位流與一組量度(measurements)的適配，每個(gè)量度由一個(gè)實(shí)數(shù)值的(或適當(dāng)?shù)亓炕?亮度信號(hào)矢量表示。位檢測(cè)進(jìn)一步能在最大可能的意義上進(jìn)行，其中在一個(gè)給定位的成本函數(shù)，代表在位序列中出現(xiàn)該位的可能性，成本函數(shù)例如被定義為如歐幾里距離中的成本函數(shù)的和，信號(hào)矢量中的信號(hào)分量的每個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)成本函數(shù)。通過(guò)把順著序列的所有成本函數(shù)的和最小化，有可能找到最可能的位序列。分區(qū)被選擇得使得它產(chǎn)生關(guān)于如上所述的最近的相鄰位的方位的額外信息。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中描述。
作為在頻率域中分區(qū)的代替，分區(qū)也可以在圖像平面中進(jìn)行，以便記錄載體上的凹陷結(jié)構(gòu)被直接地成像。在這個(gè)情況中，在記錄載體與光檢測(cè)器之間的光通路中提供額外的透鏡。這種檢測(cè)方式不會(huì)遭受把分區(qū)應(yīng)用到域頻率域時(shí)所出現(xiàn)的倒置對(duì)稱模糊(inversion-symmetry ambiguity)的問(wèn)題。
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可適用于任何種類的二維編碼。然而，按照優(yōu)選實(shí)施例，信道數(shù)據(jù)流的位被安排在一個(gè)二維六邊形或正方形網(wǎng)格上。
用于二維六邊形或正方形網(wǎng)格編碼并在頻率域分區(qū)的光檢測(cè)器的優(yōu)選實(shí)施例，在權(quán)利要求4和6中定義。使用偶數(shù)個(gè)數(shù)的檢測(cè)器分區(qū)并把相反的檢測(cè)器分區(qū)的部分HF信號(hào)組合成一個(gè)部分HF信號(hào)是有益的。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供一個(gè)產(chǎn)生三個(gè)部分HF信號(hào)的六重分區(qū)的光檢測(cè)器。然而，檢測(cè)器的其它數(shù)量的分區(qū)也是有用的。例如，在圖像平面中，將檢測(cè)器分區(qū)成能展示與編碼的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相同的分區(qū)結(jié)構(gòu)是有益的，就是說(shuō)，在六邊形網(wǎng)格編碼的情形中，檢測(cè)器分區(qū)應(yīng)當(dāng)也被安排在一個(gè)六邊形網(wǎng)格上并且每個(gè)分區(qū)應(yīng)當(dāng)有與編碼的網(wǎng)格的位相同的六邊形結(jié)構(gòu)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，檢測(cè)器分區(qū)也能被用來(lái)通過(guò)適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理裝置生成推挽式信號(hào)。其中，由位于光檢測(cè)器的相反的側(cè)面上的檢測(cè)器分區(qū)生成的部分HF信號(hào)值被減去，以獲得然后能被用于跟蹤的所述推挽式信號(hào)。
使用適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理裝置的另外的優(yōu)選實(shí)施例在權(quán)利要求10和11中定義。由分區(qū)的光檢測(cè)器所獲得的部分HF信號(hào)能被用來(lái)檢測(cè)所考慮的位群組是哪一種類型的。根據(jù)編碼的密度，這至少對(duì)一些、甚至對(duì)所有的位群組類型都是可能的。然而，也有可能不僅根據(jù)來(lái)自僅僅一個(gè)檢測(cè)的部分HF信號(hào)值而且還根據(jù)來(lái)自相鄰位群組的檢測(cè)或具有與當(dāng)前位群組重疊的位群組的部分HF信號(hào)值來(lái)進(jìn)行評(píng)估。此外，部分HF信號(hào)能被用來(lái)確定當(dāng)前位群組的位有哪個(gè)位值。


現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖中圖1表示一個(gè)編碼系統(tǒng)的總體布局的框圖；圖2表示按照本發(fā)明的一個(gè)讀出設(shè)備的總體設(shè)置；圖3表示一個(gè)指示一個(gè)基于帶的二維編碼方案的示意圖；圖4表示六邊形上一個(gè)2D代碼的示意性的信號(hào)模式；圖5表示一個(gè)特定密度的未加工的標(biāo)量衍射模式；圖6表示六邊形網(wǎng)格的一個(gè)實(shí)空間(real-space)和一個(gè)互易(reciprocal)空間坐標(biāo)體系；圖7表示按照本發(fā)明的一個(gè)分區(qū)的光檢測(cè)器的實(shí)施例；圖8表示在一個(gè)六邊形位群組中的最近的相鄰位的標(biāo)引順序；
圖9至15表示不同數(shù)量的最近相鄰凹陷位的群組類型；圖16表示不同群組類型的HF信號(hào)；圖17至23表示不同群組類型的部分HF信號(hào)和HF-CA信號(hào)；圖24表示按照本發(fā)明的讀出設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例；圖25表示用于按照本發(fā)明的用于圖像平面分區(qū)的光檢測(cè)器的另一個(gè)實(shí)施例；圖26表示用于按照本發(fā)明的用于正方形網(wǎng)格編碼的光檢測(cè)器的另一個(gè)實(shí)施例；圖27表示用于二進(jìn)制符號(hào)的1D維特比檢測(cè)(Viterbi-detection)的格子結(jié)構(gòu)(trellis)；圖28表示一個(gè)格子結(jié)構(gòu)中的通路的會(huì)聚的例子；圖29表示用六重分區(qū)的光檢測(cè)器的一種對(duì)稱位安排和生成的部分HF信號(hào)的例子；圖30表示在閾限檢測(cè)中使用對(duì)稱檢測(cè)算子(symmetry-detectionoperators)的22個(gè)不同模式類(pattern classes)。
具體實(shí)施例方式
圖1表示一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的典型的編碼和信號(hào)處理元件。用戶數(shù)據(jù)從DI到DO的循環(huán)可包括交錯(cuò)10，糾錯(cuò)碼(ECC)和調(diào)制編碼20、30，信號(hào)預(yù)處理40，在記錄介質(zhì)50上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)50，信號(hào)后處理60，二進(jìn)制檢測(cè)70，以及調(diào)制碼的和交錯(cuò)ECC的解碼80、90。ECC編碼器20給數(shù)據(jù)增加冗余，以便提供對(duì)來(lái)自各種噪聲源的錯(cuò)誤的預(yù)防。ECC編碼的數(shù)據(jù)然后被傳送到調(diào)制編碼器30，調(diào)制編碼器使數(shù)據(jù)適應(yīng)信道，就是說(shuō)，調(diào)制編碼器把數(shù)據(jù)處理成一種較不可能被信道錯(cuò)誤破壞的并且在信道輸出更容易被檢測(cè)的形式。調(diào)制的數(shù)據(jù)然后被輸入到例如空間光調(diào)制器之類的記錄裝置，存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)50中。在檢索側(cè)，把檢測(cè)到的光變換為電信號(hào)的讀裝置(例如光檢測(cè)器器件或電荷耦合器件(CCD))返回必須被變換回?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(對(duì)于二進(jìn)制調(diào)制方案來(lái)說(shuō)每個(gè)像素一位)的偽模擬數(shù)據(jù)值。這個(gè)過(guò)程中的第一個(gè)步驟是一個(gè)被稱為均衡化的后處理步驟60，它試圖消除在記錄過(guò)程中產(chǎn)生的、仍然在偽模擬域中的失真。然后，通過(guò)一個(gè)位檢測(cè)器70將偽模擬數(shù)據(jù)值陣列轉(zhuǎn)換成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)陣列。然后將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)陣列首先傳送到執(zhí)行調(diào)制編碼逆操作的調(diào)制解碼器80，再傳送到ECC解碼器90。
在光學(xué)存儲(chǔ)的典型范例中，用單一的光點(diǎn)去掃描存儲(chǔ)介質(zhì)的表面，它通常是一個(gè)圓盤(直徑12cm)。介質(zhì)上的信息是以在從介質(zhì)的內(nèi)部到外部呈螺旋形的一維軌道上對(duì)準(zhǔn)的位的形式存儲(chǔ)的。根據(jù)工藝，盤上的”1”位可被表示為表面上的一個(gè)凹陷，凹陷的深度(理想地)等于用來(lái)讀出數(shù)據(jù)的光的波長(zhǎng)的四分之一，因此在總的路徑差為半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)就會(huì)有破壞性的干涉?！?”位簡(jiǎn)單地由一個(gè)平面表示，這個(gè)平面也稱作凸起(land)。軌道之間的中性區(qū)域也被編碼為“凸起”。這種表示被用于具有物理上被控制的(mastered)凹陷的只讀系統(tǒng)(例如CD-ROMs)。另一個(gè)表示是使用一種光學(xué)活性材料，它導(dǎo)致入射光的一個(gè)視該材料的內(nèi)部狀態(tài)而定的相移(phase shift)。在這種情況下“1”可以表示為半波長(zhǎng)的相移，而“0”則表示為無(wú)相移，這取決于材料的內(nèi)部狀態(tài)。用于讀出的同一種光束，現(xiàn)在能用來(lái)改變(從晶體的到無(wú)定形的)相變材料的狀態(tài)，這個(gè)原理被用來(lái)構(gòu)造一個(gè)讀-寫系統(tǒng)(例如CD-RW)。
不管所使用的系統(tǒng)如何，由激光二極管1生成的光束2被光束分光器4和物鏡5引導(dǎo)并聚焦在介質(zhì)3的表面上，并按照代表介質(zhì)3上的凹陷的特征都被反射和衍射，如圖2中所示的那樣。由于表面上的光束點(diǎn)常常大于軌道與其相鄰軌道之間的距離，所以必須要考慮來(lái)自其它位的符號(hào)間干涉(ISI)。軌道之間越靠近，ISI就越強(qiáng)。外出的信號(hào)6，即反射的和衍射的光波的波前，通過(guò)物鏡5(中央孔)、光束分光器4和光楔7返回。強(qiáng)度可作為一個(gè)高頻(HF)信號(hào)而被光檢測(cè)器8測(cè)量。
在2D光學(xué)記錄中，已經(jīng)作出努力來(lái)使用幾個(gè)光束同時(shí)從介質(zhì)讀出信息，以便既提高最大存儲(chǔ)容量又提高數(shù)據(jù)速率，這使得數(shù)據(jù)速率與同時(shí)讀出的光束的數(shù)量成正比。增加容量的方式是，不是把各位定位在各個(gè)個(gè)別軌道上(它們之間有中性隔離帶，這些帶是含有位信息為“零”的區(qū)域以減少ISI和生成干涉信號(hào))，而是在介質(zhì)上的二維的網(wǎng)格中安排各位，由此更大程度地利用現(xiàn)有的表面。隨著數(shù)據(jù)密度的增加，相鄰位的影響也顯著增加。因?yàn)榫W(wǎng)格在平移方面是不變的，相鄰各位相對(duì)中心位的位置總是相同的。因此，存在一個(gè)有限的可能的衍射模式集合，這是由網(wǎng)格上的一個(gè)區(qū)域中的有限數(shù)量的可能的位組合引起的。
通過(guò)透鏡系統(tǒng)的光的傳遞數(shù)學(xué)上等同于(復(fù)數(shù)值的)波函數(shù)的傅立葉變換，從而構(gòu)成一個(gè)與實(shí)空間中的原始網(wǎng)格矢量相對(duì)應(yīng)的互易網(wǎng)格矢量空間。由于一個(gè)矢量的傅立葉變換對(duì)它自己是正交的，所以互易矢量將展示與實(shí)空間中的矢量類似的對(duì)稱性，只是具有倒數(shù)的長(zhǎng)度。這允許把存儲(chǔ)介質(zhì)上(實(shí)空間中)的位模式映射到它們?cè)诟盗⑷~中產(chǎn)生的衍射模式，由此使得能夠在二維中進(jìn)行位檢測(cè)。這導(dǎo)致這樣的想法，即利用群組的可能的位模式的對(duì)稱性來(lái)接收有關(guān)存儲(chǔ)介質(zhì)的表面上的位的可能狀態(tài)的額外信息。要是透鏡的中心孔被分區(qū)，使得它具有與原始網(wǎng)格的相同的重復(fù)性(multiplicity)，人們就期望每個(gè)分區(qū)的HF信號(hào)的強(qiáng)度水平會(huì)給出關(guān)于群組模式的線索，信號(hào)就來(lái)自這些模式。
在非預(yù)先出版的歐洲專利申請(qǐng)EP01203878.2(＝PHNL010746)中，描述了根據(jù)信道位的最近相鄰群組的六邊形網(wǎng)格上的2D約束的編碼。其中，主要關(guān)注的是在信道上更強(qiáng)健的傳輸方面具有優(yōu)點(diǎn)的約束，而不是這種2D編碼的實(shí)際構(gòu)造。后一個(gè)主題在非預(yù)先出版的歐洲專利申請(qǐng)EP 02076665.5(＝PHNL 020368)中涉及，即其中描述了這樣一個(gè)2D編碼的實(shí)現(xiàn)和構(gòu)造。作為舉例，以下將例示某一2D六邊形編碼。然而應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的總體構(gòu)思和所有措施一般都能應(yīng)用于任何2D編碼，特別是任何2D六邊形或正方形網(wǎng)格編碼。
如上所述，以下將考察一個(gè)2D六邊形碼。2D六邊形網(wǎng)格上的位可按位群組識(shí)別。一個(gè)六邊形群組包括一個(gè)位于中心網(wǎng)格位置的位，它被位于相鄰網(wǎng)格點(diǎn)的最近的相鄰位所圍繞。編碼沿著一個(gè)一維的方向展開(kāi)。一個(gè)2D條(strip)由若干個(gè)1D行組成，這些行在一個(gè)與第一方向正交的第二方向上互相重疊。圖3中顯示基于條的2D編碼的原理。在各條之間可以設(shè)立例如一行高出來(lái)的保護(hù)帶。
六邊形網(wǎng)格上的2D記錄的信號(hào)電平(signal-levels)，由一個(gè)對(duì)應(yīng)整個(gè)所有可能的六邊形群組的集合的幅值圖識(shí)別。還使用了各向同性的假設(shè)，就是說(shuō)，假設(shè)信道脈沖響應(yīng)是循環(huán)對(duì)稱的(circularlysymmetric)。這意味著，為了表征一個(gè)7位的群組，要考慮的只是識(shí)別中心位以及最近的相鄰位中“1”位(或“0”位)的個(gè)數(shù)(6個(gè)相鄰位中的0、1、...、6個(gè)可能都是“1”位)。在我們的記號(hào)中，“0”位是一個(gè)凸起位(land-bit)。圖4中表示一個(gè)典型的“信號(hào)模式”。假設(shè)一個(gè)寬螺旋由11個(gè)平行的位行組成，在連續(xù)的寬螺旋之間有一個(gè)1(空的)位的保護(hù)帶，圖4的情形相當(dāng)于與傳統(tǒng)的1D光學(xué)記錄(例如藍(lán)光光盤(DB)中所用的)格式(采用一個(gè)藍(lán)色激光二極管的)相比，密度增加1.7倍。
為了位檢測(cè)器的分析更簡(jiǎn)單，經(jīng)常將信道近似為一個(gè)具有7位脈沖響應(yīng)的全線性信道，并具有一個(gè)被記為c0的中心抽頭(tap)和一個(gè)被記為c1的最近的相鄰抽頭(群組中所有6個(gè)最近的相鄰位的相同系數(shù))。圖5中表示了這個(gè)簡(jiǎn)化模型的示意性的信號(hào)模式，一起表示的還有“精確”的標(biāo)量衍射模型。它適用于一個(gè)具有凈系數(shù)約1.4的密度增益(與1D-DB相比)。圖5分別顯示了2D調(diào)制和DB(1D)的用戶位的大小。因數(shù)11/12說(shuō)明了(一個(gè)空行的)保護(hù)帶的存在。
圖5的情況與簡(jiǎn)化的抽象信道模型中的c0＝4c1一致。要注意的是以“0”位作為中心位的群組的3個(gè)底部信號(hào)電平與以“1”位作為中心位的群組的3個(gè)頂部信號(hào)具有電平重疊。信號(hào)電平的這個(gè)重疊是這些更高的存儲(chǔ)密度的2D光學(xué)存儲(chǔ)的“閉眼”的根本問(wèn)題。
已經(jīng)提出了一種適合ROM寫信道的寫策略，以避免信號(hào)疊合(folding)在一個(gè)凹陷位中，要經(jīng)由寫信道實(shí)現(xiàn)一個(gè)覆蓋位區(qū)域的大約50％的小的、最好是圓形的凹陷孔。假設(shè)BD的讀信道(λ＝405nm；NA＝0.85)，六邊形網(wǎng)格的網(wǎng)格參數(shù)等于195.2nm(具有凹陷位的半徑b＝60nm的凹陷孔)。圖5的信號(hào)波形是未經(jīng)均衡的(原始的波形)。這個(gè)情況對(duì)應(yīng)于與BD系統(tǒng)的相同的用戶容量。
以下將對(duì)六邊形網(wǎng)格作更詳細(xì)的評(píng)估。將考察由7個(gè)位、即一個(gè)中心位和其6個(gè)(最近的)相鄰位組成的六邊形群組。圖6中顯示了這樣一個(gè)群組的位單元，以及實(shí)空間中的坐標(biāo)系(圖6a)和互易空間中的坐標(biāo)系(圖6b)，后者描述在其中形成衍射模式的出射光孔(exitpupil)中的2D(空間頻率)空間。
本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)是如圖7中所示的光檢測(cè)器的一個(gè)3重分區(qū)光檢測(cè)器的檢測(cè)器表面首先被劃分為一個(gè)圓餅的6個(gè)塊，各塊沿互易網(wǎng)格的基礎(chǔ)矢量b1、b2的方向而被定向。將這六個(gè)塊P1-P6中位于相對(duì)方位的塊互相連接，即連接P1和P4，P2和P5，P3和P6，由此產(chǎn)生一個(gè)3重分區(qū)的光檢測(cè)器。在這三個(gè)分區(qū)上，能測(cè)量到分開(kāi)的HF信號(hào)HF0、HF1和HF2。在嚴(yán)格地位于六邊形群組的中心的非異常的點(diǎn)的出射光孔中的信息分布，具有相對(duì)于互易空間的原點(diǎn)的倒置對(duì)稱性因此，各相對(duì)部分的光子計(jì)數(shù)只要相加即可，因?yàn)樗麄兇?嚴(yán)格地)相同的信息。
現(xiàn)在解釋基本的或獨(dú)立的群組類型(或群組種類)一個(gè)群組類型或種類包含所有這樣的群組，它們能通過(guò)旋轉(zhuǎn)60、120、180、240或300度，或者通過(guò)點(diǎn)倒置(倒置的中心位于群組的中心)而從一個(gè)變換成另一個(gè)。因此有28個(gè)這樣的獨(dú)立群組種類，14個(gè)具有等于0的中心位值b0，14個(gè)具有等于1的中心位值b0。這些基本群組種類在圖10至16中被表示為PAT-01、PAT-02、...、PAT-14。為了說(shuō)明不同的群組種類，圖8中表示相鄰位的索引的約定。
圖9和圖10產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于具有位值”1”的凹陷類型的相鄰位的個(gè)數(shù)(該個(gè)數(shù)被記為n)分別被設(shè)置為n＝0和n＝1的情形的頭兩個(gè)獨(dú)立的群組模式。對(duì)于后一種情形來(lái)說(shuō)，有三種這個(gè)群組類型的旋轉(zhuǎn)變體(旋轉(zhuǎn)0、60和120度的)，它們導(dǎo)致在出射光孔中能被互相區(qū)分的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)分布。這三個(gè)旋轉(zhuǎn)變體的每個(gè)都有一個(gè)通過(guò)(在源點(diǎn))應(yīng)用點(diǎn)倒置而獲得的相關(guān)群組類型，它在出射光孔中產(chǎn)生相同的信號(hào)分布。所以，這個(gè)典型的群組總共有6個(gè)可能的變體，但是只能在三對(duì)之間作出區(qū)分，每對(duì)包含因點(diǎn)倒置而成為相關(guān)的兩個(gè)群組。
以分區(qū)的光檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，可以有以下根據(jù)。以表征具有一個(gè)凹陷類型的相鄰位的中心位b0的標(biāo)準(zhǔn)HF信號(hào)來(lái)說(shuō)明。單單根據(jù)只是三個(gè)部分HF信號(hào)的總和的標(biāo)準(zhǔn)HF信號(hào)，并不能確定這個(gè)相鄰凹陷位所位于的方向。相反，如果可得到從分區(qū)的光檢測(cè)器的三個(gè)部分HF信號(hào)，則能導(dǎo)出該凹陷位位于0或180度的方位、或者60或240的方位、或者120或300的方位，這些正是在這個(gè)n＝1的群組種類中能被區(qū)分的不同群組對(duì)的三對(duì)。因此，顯然單單這個(gè)額外的信息還不足以定位相鄰位；然而，當(dāng)前正在對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的群組中的每個(gè)相鄰位，也是五個(gè)不同群組中的相鄰位，并且也是它的“自己的”群組的中心位這些單獨(dú)的信息片斷的組合，例如通過(guò)一種最大似然程序(maximum-likelihood procedure)，就產(chǎn)生了一個(gè)改進(jìn)的位檢測(cè)，它比基于標(biāo)準(zhǔn)HF信號(hào)的位檢測(cè)具有更大魯棒性。
圖11表示對(duì)應(yīng)于凹陷類型的(最近的)相鄰位的個(gè)數(shù)等于n＝2的情形的三個(gè)獨(dú)立的模式。對(duì)于這個(gè)情形來(lái)說(shuō)，有三個(gè)獨(dú)立的群組類型(或群組種類)。總共有15個(gè)不同的群組。對(duì)應(yīng)于PAT-03的三個(gè)群組在出射光孔中產(chǎn)生獨(dú)特的信號(hào)分布，因?yàn)檫@些群組具有倒置對(duì)稱性(inversion symmetry)。在這樣的情況中，在分區(qū)的光檢測(cè)器中對(duì)其特征模式的檢測(cè)，使得有可能清楚地確定沿六邊形網(wǎng)格的三個(gè)對(duì)角線的其中之一的兩個(gè)相鄰凹陷位的位置。其余的12個(gè)群組被劃分為兩個(gè)獨(dú)立的群組類型對(duì)于每個(gè)群組類型來(lái)說(shuō)，有三對(duì)群組是在出射光孔中具有獨(dú)特信號(hào)分布的，每對(duì)包含兩個(gè)通過(guò)點(diǎn)倒置而互相關(guān)聯(lián)的群組。對(duì)于凹陷類型的(最近的)相鄰位的個(gè)數(shù)等于n＝3(圖12)、n＝4(圖13)以及n＝5(圖14)和n＝6(圖15)的情形，對(duì)群組作類似的安排。
已經(jīng)根據(jù)藍(lán)光(DB)光學(xué)條件(λ＝405nm，NA＝0.85)的標(biāo)量衍射計(jì)算模擬了出射光孔中的3重分區(qū)的部分HF信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)HF信號(hào)(HFCA信號(hào))也只是具有下述參數(shù)的三個(gè)部分HF信號(hào)的和位距離(或六邊形網(wǎng)格參數(shù))a＝165nm、(位值等于1的)凹陷位的凹陷孔直徑b＝120nm。凹陷孔的相深已經(jīng)被假設(shè)是π，以便盤在凹陷區(qū)的反射函數(shù)等于“-1”(對(duì)于凸起區(qū)來(lái)說(shuō)則等于“1”)。圖16顯示了各種群組的標(biāo)準(zhǔn)HF信號(hào)曲線代表平均HF信號(hào)，各個(gè)星號(hào)表明各種群組類型(相同數(shù)量的相鄰凹陷位的不同排列)的HF信號(hào)。各信號(hào)在圖17-23中列出。分區(qū)位置的各個(gè)HF信號(hào)成分的差別揭示，不同的群組類型(連同其旋轉(zhuǎn)變體，但不包括其倒置變體)是能夠區(qū)別的，這樣就能獲得關(guān)于其相鄰凹陷位的位置的(部分的)信息。
分區(qū)也能在盤上的凹陷結(jié)構(gòu)被直接成像所在的圖像平面中進(jìn)行。圖24中顯示一個(gè)適當(dāng)?shù)淖x出設(shè)備的裝置。與圖2中所示的讀出設(shè)備相比，使用了一個(gè)適當(dāng)調(diào)整的光學(xué)的光路徑，例如通過(guò)光束分光器4與檢測(cè)器8之間的額外的透鏡9而調(diào)整的光路徑。這樣的檢測(cè)方式不會(huì)遭到倒置對(duì)稱模糊，因而帶有在相鄰位的方向上分區(qū)的6重分區(qū)可能是有益的。圖25中顯示了這樣一個(gè)光檢測(cè)器8’。對(duì)從信息層穿過(guò)透鏡5、9朝向檢測(cè)器8’上的圖像平面的經(jīng)過(guò)盤的覆蓋層的返回路徑的象差(aberrations)和對(duì)凹陷的相深的相關(guān)性(dependency)，可能與至此為止所考察的衍射方式的情形中的不同。
以上就具有無(wú)象差光點(diǎn)的對(duì)稱的情形說(shuō)明了本發(fā)明。在象差光點(diǎn)的情形中，檢測(cè)器平面中的倒置對(duì)稱性可能不再存在。檢測(cè)器需要6個(gè)分區(qū)而不是3個(gè)分區(qū)?？刹捎脙蓚€(gè)策略第一個(gè)策略是，用也因掃描點(diǎn)中的非對(duì)稱性而失真的(distorted)指紋來(lái)作為參考“指紋”，并通過(guò)其它方法導(dǎo)出該失真的狀態(tài)。另一個(gè)策略是通過(guò)一個(gè)多信號(hào)自適應(yīng)均衡器(6個(gè)信號(hào)輸入、3個(gè)信號(hào)輸出)把6個(gè)(不對(duì)稱的)信號(hào)均衡成3個(gè)對(duì)稱信號(hào))。
此外，可以將本發(fā)明與其它構(gòu)思結(jié)合，以從在光檢測(cè)器的分區(qū)上被檢測(cè)的(低通濾波的)信號(hào)推導(dǎo)出光點(diǎn)的象差。該結(jié)果例如可被用作自適應(yīng)均衡器或LCD單元的用于象差補(bǔ)償?shù)妮斎搿?br> 以上就六邊形網(wǎng)格為例說(shuō)明了本發(fā)明。然而，本發(fā)明也適用于其它的2D網(wǎng)格類型(諸如正方形網(wǎng)格)。例如，對(duì)于正方形網(wǎng)格來(lái)說(shuō)，可以使用一個(gè)如圖26中所示的被劃分成4個(gè)分區(qū)P1至P4的光檢測(cè)器8”。一個(gè)正方形網(wǎng)格一般包含一個(gè)中心位和四個(gè)相鄰位(或八個(gè)相鄰位—如果對(duì)角位也被視為相鄰位的話)。此外，所有網(wǎng)格的其它數(shù)量的分區(qū)也是可能的，例如六邊形網(wǎng)格的5重或7重分區(qū)。
對(duì)于異步信號(hào)來(lái)說(shuō)，信號(hào)樣本是在關(guān)于理想的位位置的任意相位采集的。在這樣的情形中(如上述的有象差情形中)，衍射平面中的信號(hào)(強(qiáng)度)將不是關(guān)于源點(diǎn)倒置對(duì)稱的。因此，一個(gè)6重分區(qū)是比其中增加了源自6重分區(qū)的相反的分區(qū)的3重分區(qū)更可能的實(shí)現(xiàn)。在這樣的情形中，可以使用如圖7中所示的具有6個(gè)分取的六重分區(qū)(沒(méi)有與倒置相關(guān)的分區(qū)的組合)。此外，可以獲得用于另外的信號(hào)檢測(cè)的推挽式信號(hào)，推挽式信號(hào)的每個(gè)是通過(guò)從6重分區(qū)中的相反檢測(cè)器分區(qū)中的信號(hào)沿三個(gè)主要衍射方向的其中之一生成的。此外，可以評(píng)估集成的HF-CA信號(hào)與這3個(gè)推挽式信號(hào)的組合。存在許多組合和可能。
光檢測(cè)器中的每個(gè)分區(qū)將受其特有的電子噪聲分布(電壓噪聲和電流噪聲)的影響。此外，每個(gè)分區(qū)的發(fā)射噪聲(shot noise)將比接收整個(gè)光子貢獻(xiàn)的單一檢測(cè)器的大。對(duì)這些SNR加以考慮，就能有利地把分區(qū)的數(shù)目限制到為實(shí)現(xiàn)分區(qū)策略的好處所需的最小個(gè)數(shù)。
PRML位檢測(cè)的典型例子在一維調(diào)制和編碼的現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，例如在Jan Bergmans所著的″Digital Baseband Transmissionand Recording(數(shù)字基帶傳輸和記錄)″的第7章″Viterbi Detection(維特比檢測(cè))″(Kluwer Academic Publishers，1996)中所述的那樣。在按照本發(fā)明的位檢測(cè)器中，用維特比檢測(cè)算法(Viterbi-Detection-Algorithm)作為存在ISI和噪聲時(shí)的一個(gè)最大似然算法。維特比檢測(cè)器(Viterbi-detector)按動(dòng)態(tài)編程的原理工作，這很像最短路徑算法。在最短路徑問(wèn)題中，顧名思義，目標(biāo)是尋找使得成本函數(shù)c(s)變得最小的、兩個(gè)特定的點(diǎn)S和D之間穿過(guò)一個(gè)有向圖G(V，E)的邊的序列s∈E。這個(gè)邊的序列被稱為穿過(guò)該圖的具有最小成本的路徑(或最便宜的路徑)，它能通過(guò)計(jì)算所有可能路徑的成本而找到，而所有可能路徑的數(shù)量則隨著節(jié)點(diǎn)的增加而指數(shù)級(jí)地增加?；蛘撸梢栽谝粋€(gè)起始節(jié)點(diǎn)S處開(kāi)始，然后選擇一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)，通過(guò)比較所有進(jìn)入的邊的長(zhǎng)度而確定到該節(jié)點(diǎn)的最短距離。然后將該節(jié)點(diǎn)添加到起始節(jié)點(diǎn)，以構(gòu)成該圖上已知是最短距離的點(diǎn)的集合。對(duì)于圖中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)重復(fù)這個(gè)過(guò)程，從而尋找各節(jié)點(diǎn)與已知點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)之間的最短距離。
在這個(gè)算法結(jié)束時(shí)，圖上的與起始節(jié)點(diǎn)具有最短距離的每個(gè)節(jié)點(diǎn)、以及連接起始節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)D的節(jié)點(diǎn)，是S與D之間的最短路徑上的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)都被探索、或者不再有節(jié)點(diǎn)被增加時(shí)，算法結(jié)束。如果D不是被探索的節(jié)點(diǎn)的集合的一部分，則該圖是被分割的，該算法沒(méi)有答案。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)只被處理一次，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有最多n＝|E|個(gè)外出邊，所以該算法的復(fù)雜度是o(m*n)，其中m＝|V|。
維特比檢測(cè)算法以類似的方式工作。它也使用一個(gè)一般稱作格子結(jié)構(gòu)圖的圖。該算法的目標(biāo)是進(jìn)行最大似然檢測(cè)，即確定哪個(gè)信號(hào)最可能是含噪聲的(noised)輸出信號(hào)bk的輸入信號(hào)。最大似然序列基本上是一個(gè)穿過(guò)格子結(jié)構(gòu)的路徑。格子結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)被檢測(cè)符號(hào)之間的所有可能的轉(zhuǎn)換(transitions)構(gòu)成的狀態(tài)組成的。路徑的長(zhǎng)度或連續(xù)的狀態(tài)的數(shù)量被稱作存儲(chǔ)長(zhǎng)度(memory length)M，因?yàn)镸也是要被存儲(chǔ)的符號(hào)的個(gè)數(shù)。要被區(qū)分的不同符號(hào)的個(gè)數(shù)是L，因?yàn)樗采婕靶盘?hào)處理中的幅度水平。例如，對(duì)于二進(jìn)制輸入，L是2，于是格子結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)的個(gè)數(shù)是LM。
例如，圖27中所示的格子結(jié)構(gòu)有由一個(gè)位序列中的兩個(gè)連續(xù)二進(jìn)制電平(binary levels)構(gòu)成的狀態(tài)，一個(gè)狀態(tài)具有向下一個(gè)時(shí)間步(time step)中的一個(gè)具有共同的最后位的狀態(tài)的兩個(gè)可能的轉(zhuǎn)換。對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)換(也稱作格子結(jié)構(gòu)的分支(branch))來(lái)說(shuō)，存在一個(gè)成本函數(shù)或分支量度(metric)，例如在被稱作參考電平的時(shí)間步k時(shí)的位bk的無(wú)噪聲系統(tǒng)響應(yīng)RLk與所接收輸出信號(hào)rk之間在k空間中的歐幾里得距離βk=||RLk||12=(RLk-rk)2.]]>正如最短路徑算法中那樣，維特比檢測(cè)器試圖尋找圖中從起始狀態(tài)到當(dāng)前狀態(tài)的具有最小總成本的路徑λ=Σk=0nβk=Σk=0n(RLk-rk)2.]]>對(duì)于一個(gè)給定狀態(tài)sk，維特比算法計(jì)算向狀態(tài)集合Sk-1后退的所有可能的分支量度，并選擇最小的分支作為在格子結(jié)構(gòu)中從當(dāng)前狀態(tài)中向后的路徑的一部分。算法的這個(gè)階段被稱作附加-比較-選擇部分，因?yàn)樗迅鳁l邊的分支量度附加到最后的狀態(tài)集合的錯(cuò)誤函數(shù)中，比較它們，然后選擇最優(yōu)的作為該狀態(tài)的路徑的一部分。因?yàn)橐粋€(gè)狀態(tài)只能有一個(gè)最小的向后的分支，但是來(lái)自集合Sk-1的一個(gè)狀態(tài)可能是L個(gè)狀態(tài)的最佳在前狀態(tài)，因此格子結(jié)構(gòu)傾向于很快地會(huì)聚到一個(gè)共同的狀態(tài)，如圖28中可見(jiàn)的那樣。一般在5L個(gè)時(shí)間步之后，當(dāng)前時(shí)間步k的所有狀態(tài)的路徑起源于一個(gè)共同的狀態(tài)。一個(gè)M＝5L的回溯深度于是能被用于最大似然位檢測(cè)。
可以容易地把維特比檢測(cè)算法推廣到多道(multi-track)檢測(cè)。多道維特比算法同時(shí)處理t個(gè)道，以尋找使歐幾里得距離βk=||RL→k-r→k||12=Σj=0i-1(RLk,j-rk,j)2]]>為最小的數(shù)據(jù)序列bk，j。
從格子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造來(lái)看，多道維特比算法實(shí)際上等同于一個(gè)具有L個(gè)幅度水平、L＝2t的單道維特比算法。將一個(gè)有t個(gè)位軌道的列，看作一個(gè)具有2t個(gè)元素的字母表的符號(hào)的軌道。在t個(gè)軌道、因而L＝2t個(gè)不同的幅度水平的情形中，有22t個(gè)狀態(tài)，即在每一個(gè)時(shí)間步k有一個(gè)的L＝2t個(gè)分支，因?yàn)橐粋€(gè)狀態(tài)意味著序列中的一個(gè)符號(hào)向其后繼的轉(zhuǎn)換。因此，多道維特比算法的計(jì)算復(fù)雜度(正如單道維特比算法的那樣)，是與數(shù)據(jù)大小M成線性關(guān)系的，但是就軌道的數(shù)目而言則是指數(shù)關(guān)系的。這個(gè)效應(yīng)限制了多道維特比算法在2D位檢測(cè)算法中的使用；隨著同時(shí)被評(píng)估的軌道的數(shù)目的增加，計(jì)算復(fù)雜度變得大得難以實(shí)現(xiàn)。
迄今為止，所感興趣的僅僅是序列中的每個(gè)位的單一信道的系統(tǒng)響應(yīng)。當(dāng)使用按照本發(fā)明所提出的分區(qū)的光檢測(cè)器時(shí)，一個(gè)位網(wǎng)格中循環(huán)地等同(rotationally equiralent)、因此有相同的HF信號(hào)rk，j(即光的相同強(qiáng)度穿過(guò)中心孔)的位模式，能通過(guò)將該信號(hào)劃分成具有rk,j=Σirk,j(i)]]>的光檢測(cè)器(或中心孔)的每個(gè)分區(qū)i的一個(gè)信號(hào)rk，j(i)而被區(qū)分。于是分支量度變成βk=Σi||RL→k(i)-r→k(i)||12=Σj=0i-1Σi(RLk,j(i)-rk,j(i))2.]]>狀態(tài)數(shù)與同時(shí)被檢測(cè)的軌道數(shù)有關(guān)，而不是與(處理軌道的)分區(qū)策略中所使用的信道的數(shù)量有關(guān)，因而(分支量度計(jì)算的)計(jì)算復(fù)雜度僅僅線性地受向算法增加多信道讀出的影響。
使用歐幾里得(L1-)規(guī)范以外的量度一般也是可能的。有些公知的規(guī)范是所提及的歐幾里得規(guī)范或L1-規(guī)范||a→-b→||1=Σi(ai-bi)2,]]>L2-規(guī)范||a→-b→||2=Σi(ai-bi)2]]>或最大規(guī)范||a→-b→||max=maxi{|ai-bl|}.]]>通過(guò)使用很像在圖像處理中檢測(cè)對(duì)比度等所用的算子的算子，增強(qiáng)沿其中一個(gè)軸對(duì)稱的各模式的信號(hào)的規(guī)范也是適用的。這些算子把原始信道轉(zhuǎn)換成一個(gè)新的信道集合，其信號(hào)是前一種原始信道的信號(hào)的線性組合。例如，如果需要知道具有如圖7中所示的分區(qū)的中心孔的某個(gè)位模式在(沿軌道)的切線方向上是否對(duì)稱，則可將分區(qū)P1、P3、P5和P6中的信號(hào)減去為歸一化而乘以2的分區(qū)P2和P5的信號(hào)。對(duì)其它對(duì)稱軸也可這樣做。增加和減去分區(qū)的信號(hào)也在出現(xiàn)僅有的媒體的或相關(guān)的噪聲時(shí)生成無(wú)噪聲的信號(hào)，因?yàn)橹豢紤]各信號(hào)之間的差異，而就媒體噪聲而言，所有信號(hào)都有(幾乎)相同的噪聲。
下面將更詳細(xì)地解釋對(duì)稱檢測(cè)算子(symmetry-detectionoperators)。算子在圖像處理中是常用的，它們被用于檢測(cè)亮度、邊、構(gòu)造等等中的對(duì)比差異。算子是數(shù)字的矢量或陣列，它們?cè)诖硪粋€(gè)畫(huà)面的像素的陣列上移動(dòng)。例如，可以將一個(gè)3列的矢量(-1 2 -1)重復(fù)地乘一個(gè)(m×n)矩陣的元素，以生成一個(gè)含有垂直邊信息的(m×n-2)矩陣類似地，可以用一種偏值的(biased)乘法把信號(hào)矢量變換成另一個(gè)矢量，它給出關(guān)于一個(gè)7位群組模式在三個(gè)主對(duì)稱軸之一的對(duì)準(zhǔn)程度的信息。在目前的案例中，這樣的變換是通過(guò)把在對(duì)稱軸上的分區(qū)的信號(hào)乘以+2、把不在對(duì)稱軸上的分區(qū)的信號(hào)乘以-1而進(jìn)行的。假設(shè)使用一個(gè)六重分區(qū)策略，則如下地計(jì)算對(duì)應(yīng)于第一和第四分區(qū)的、與螺旋的切線方向平行的軸的對(duì)稱檢測(cè)算子HF-(k)＝-HF1(k)+2HF2(k)-HF3(k)-HF4(k)+2HF5(k)-HF6(k)其它兩個(gè)對(duì)稱軸的信號(hào)的計(jì)算方式相同，只是要把正負(fù)號(hào)輪轉(zhuǎn)地替換。這產(chǎn)生一個(gè)三列的信號(hào)矢量，對(duì)每個(gè)對(duì)稱方向有一個(gè)信號(hào)。模式與對(duì)稱軸越對(duì)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的矢量元素的信號(hào)越高。圖29表示一例對(duì)稱模式及其算子響應(yīng)。已經(jīng)表明，所有可能的模式都能通過(guò)這些對(duì)稱檢測(cè)算子的三列輸出矢量的排列和大小而被區(qū)分，只有倒置對(duì)稱的模式是例外，當(dāng)然在頻率平面中在分區(qū)無(wú)傾斜條件下，那樣的對(duì)稱性根本不能檢測(cè)到的。
應(yīng)當(dāng)注意的是，三個(gè)矢量成分的和總是等于零。轉(zhuǎn)換也只考慮分區(qū)的各HF信號(hào)之間的差異，因此相關(guān)的噪聲被有效地從生成的信號(hào)矢量中剔除。
對(duì)稱檢測(cè)算子的信號(hào)能以各種方式用來(lái)從給定HF信號(hào)中重新裝配位模式。這里簡(jiǎn)要介紹兩種方式，一個(gè)是維特比檢測(cè)器的修改，一個(gè)是修改的閾限檢測(cè)器。輸出矢量的計(jì)算是可以容易地用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單線性變換，原則上這為次優(yōu)檢測(cè)算法奠定了良好的基礎(chǔ)。
通過(guò)簡(jiǎn)單地為所有可能的位模式的輸出矢量生成參考電平、然后用某個(gè)量度來(lái)計(jì)算分區(qū)的有噪聲的HF信號(hào)的輸出矢量與參考電平的偏差，就能在維特比檢測(cè)算法中使用對(duì)稱檢測(cè)算子。在理想的情況中，對(duì)于正確的位模式(或者其倒置對(duì)稱模式)來(lái)說(shuō)，該偏差應(yīng)當(dāng)接近零，因?yàn)橄嚓P(guān)的噪聲已經(jīng)被從信號(hào)中剔除，輸出矢量幾乎等同于參考電平。
對(duì)稱算子維特比檢測(cè)器的復(fù)雜度，與已經(jīng)探究過(guò)的多道維特比檢測(cè)器的相同，與螺旋的長(zhǎng)度成線性關(guān)系，但是與寬度成指數(shù)關(guān)系。
閾限檢測(cè)提供另一種通過(guò)對(duì)稱檢測(cè)算子進(jìn)行位檢測(cè)的方法。通過(guò)合計(jì)所有分區(qū)的信號(hào)，可以從一個(gè)分區(qū)的中心孔建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閾限檢測(cè)器。對(duì)于使用分區(qū)的信號(hào)中內(nèi)在的對(duì)稱特性的閾限檢測(cè)器來(lái)說(shuō)，可以單獨(dú)計(jì)算三個(gè)對(duì)稱方向的每個(gè)方向上的閾限水平和結(jié)果，然后可設(shè)計(jì)某種從這三個(gè)參考值中尋找最可能的結(jié)果的方法。這可能需要用軟決策技術(shù)。
使用對(duì)稱信息的另一個(gè)方法是僅僅在真正需要算子才能區(qū)分在閾限水平附近的錯(cuò)誤區(qū)有信號(hào)的各種位模式(見(jiàn)圖4)時(shí)才使用算子。這個(gè)區(qū)以外的模式無(wú)論如何都產(chǎn)生完全能被普通的閾限檢測(cè)器檢測(cè)出的明確的信號(hào)；只有不明確的模式才需要由模式的對(duì)稱性所提供的額外信息。
一個(gè)在某個(gè)對(duì)稱方向上由三個(gè)位的模式的輸出矢量與一個(gè)在該方向上只有兩個(gè)位的模式的輸出矢量明顯不同。按照在偏離軸的位置中的位的個(gè)數(shù)，這也是不同的。因此可把一個(gè)7位群組的所有可能的模式劃分成22個(gè)組或類，類似于圖10-15中所示的組或類。這些類能通過(guò)符號(hào)以及通過(guò)它們的輸出矢量成分的強(qiáng)度加以區(qū)分。這樣就有可能明確地劃分以“0”作為它們的中心位的模式與以“1”作為它們的中心為的模式。圖30表示這22個(gè)模式類的輸出矢量，以及為各個(gè)位的六邊形2D網(wǎng)格的典型網(wǎng)格參數(shù)所設(shè)置的對(duì)應(yīng)的閾限水平，這些位具有一個(gè)a＝165nm的網(wǎng)格矢量和一個(gè)是主單元網(wǎng)格一半的凹陷位面積。各成分和閾限是按大小順序排列的。模式說(shuō)明的標(biāo)記方法如下頭三個(gè)數(shù)字表示在對(duì)稱軸上對(duì)位的指定，而單一的數(shù)字則描述偏離軸的位置?！?”表示有一個(gè)以一個(gè)位填充的偏軸位置，具體的位置不詳；“2”表示在被填充的軸的相同側(cè)有兩個(gè)位置，而“1+1”則表示兩個(gè)位置位于相對(duì)的兩側(cè)。
通過(guò)特別是包括使用一個(gè)分區(qū)的光檢測(cè)器的主要特征的本發(fā)明，可以獲得對(duì)2D光學(xué)存儲(chǔ)的位檢測(cè)性能的顯著改善。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)在記錄載體上存儲(chǔ)的信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值的位檢測(cè)器，其中，信道數(shù)據(jù)流包含一個(gè)信道帶，信道帶至少有兩個(gè)沿一個(gè)第一方向一維地展開(kāi)、并且沿一個(gè)第二方向互相對(duì)準(zhǔn)的位行，所述兩個(gè)方向構(gòu)成位位置的一個(gè)二維網(wǎng)格，所述位檢測(cè)器包含光檢測(cè)器，用于檢測(cè)響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)入射光束而從所述記錄載體反射或透射的光，每個(gè)光束被引導(dǎo)到沿所述第二方向的一個(gè)位置上，所述光檢測(cè)器被劃分成至少兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)，用于檢測(cè)反射或透射光的部分以及用于生成部分HF信號(hào)值，和信號(hào)處理裝置，用于根據(jù)所述部分HF信號(hào)確定所述信道數(shù)據(jù)流的位的位值。
2.如權(quán)利要求1中所要求的位檢測(cè)器，其中所述光檢測(cè)器適于把一個(gè)透鏡的出射光孔的平面成像在所述光檢測(cè)器上，所述透鏡有一個(gè)配備在光學(xué)讀出單元中的出射光孔，用于把從所述記錄載體反射或透射的光引導(dǎo)到所述光檢測(cè)器上。
3.如權(quán)利要求1中所要求的位檢測(cè)器，其中所述信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位被安排在一個(gè)二維的六邊形或正方形網(wǎng)格上。
4.如權(quán)利要求2或3中所要求的位檢測(cè)器，其中，檢測(cè)器分區(qū)定向于沿對(duì)應(yīng)于實(shí)空間各個(gè)位的網(wǎng)格的互易空間網(wǎng)格的方向。
5.如權(quán)利要求3中所要求的位檢測(cè)器，其中，該光檢測(cè)器被劃分成偶數(shù)個(gè)數(shù)的大小相等的檢測(cè)器分區(qū)，特別是在正方形網(wǎng)格的情形中劃分成4個(gè)大小相等的檢測(cè)器分區(qū)，或在六邊形網(wǎng)格的情形中劃分成6個(gè)大小相等的檢測(cè)器分區(qū)。
6.如權(quán)利要求5中所要求的位檢測(cè)器，其中，所述檢測(cè)器分區(qū)被配對(duì)成位于所述光檢測(cè)器的相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)的對(duì)，每一對(duì)檢測(cè)器分區(qū)適合于根據(jù)由這一對(duì)檢測(cè)器分區(qū)所檢測(cè)到的光而產(chǎn)生一個(gè)部分HF信號(hào)值。
7.如權(quán)利要求5中所要求的位檢測(cè)器，其中，所述信號(hào)處理裝置適于通過(guò)減去由位于所述光檢測(cè)器的相對(duì)兩側(cè)的檢測(cè)器分區(qū)所生成的部分HF信號(hào)值而生成一個(gè)推挽式信號(hào)集合。
8.如權(quán)利要求1中所要求的位檢測(cè)器，其中，所述光檢測(cè)器適于把所述記錄載體上的一個(gè)信息層平面成像到所述光檢測(cè)器上。
9.如權(quán)利要求3和8中所要求的位檢測(cè)器，其中，所述光檢測(cè)器在六邊形網(wǎng)格的情況下被劃分成多個(gè)六邊形檢測(cè)器分區(qū)、特別是一個(gè)具有一個(gè)中心檢測(cè)器分區(qū)和6個(gè)環(huán)繞的檢測(cè)器分區(qū)的7個(gè)六邊形檢測(cè)器分區(qū)組成的群組。
10.如權(quán)利要求1中所要求的位檢測(cè)器，其中，所述信號(hào)處理裝置適于根據(jù)由所述光檢測(cè)器所生成的部分HF信號(hào)值來(lái)確定所述信道數(shù)據(jù)流的一個(gè)位的位值，該部分HF信號(hào)值是由響應(yīng)一個(gè)被引導(dǎo)到其位值將被檢測(cè)的位的光束和至少一個(gè)被引導(dǎo)到所述位的一個(gè)相鄰位的光束而被檢測(cè)到的光所生成的。
11.如權(quán)利要求3中所要求的位檢測(cè)器，其中，所述信道數(shù)據(jù)流的位被分組成具有一個(gè)中心位和六個(gè)最近的相鄰位的六邊形網(wǎng)格群組、或者具有一個(gè)中心位和四或八個(gè)最近的相鄰位的正方形網(wǎng)格群組，并且所述信號(hào)處理裝置適于根據(jù)所述部分HF信號(hào)值和響應(yīng)同一入射光束所生成的所述部分HF信號(hào)值的和而確定所述信道數(shù)據(jù)流的一個(gè)位的位值。
12.如權(quán)利要求1中所要求的位檢測(cè)器，包含多個(gè)所述光檢測(cè)器，其每個(gè)有對(duì)應(yīng)于每個(gè)位行的至少兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)。
13.如權(quán)利要求1中所要求的位檢測(cè)器，其中，從每行的檢測(cè)器分區(qū)生成的部分HF信號(hào)值，被變換成經(jīng)修改的部分HF信號(hào)值的另一個(gè)集合，它們被進(jìn)一步在信號(hào)處理中用于位檢測(cè)。
14.如權(quán)利要求13中所要求的位檢測(cè)器，所述修改的部分HF信號(hào)值是通過(guò)對(duì)稱操作生成的。
15.用于檢測(cè)在記錄載體上存儲(chǔ)的信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值的位檢測(cè)方法，其中，信道數(shù)據(jù)流包含一個(gè)信道帶，信道帶至少有兩個(gè)沿一個(gè)第一方向一維地展開(kāi)、并且沿一個(gè)第二方向互相對(duì)準(zhǔn)的位行，所述兩個(gè)方向構(gòu)成位位置的一個(gè)二維網(wǎng)格，所述位檢測(cè)方法包含以下步驟由一個(gè)光檢測(cè)器檢測(cè)響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)入射光束而從所述記錄載體反射或透射的光，每個(gè)光束被引導(dǎo)到沿所述第二方向的一個(gè)位置上，所述光檢測(cè)器被劃分成至少兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)，用于檢測(cè)反射或透射光的一部分；由所述檢測(cè)器分區(qū)根據(jù)所述光的被檢測(cè)的部分生成部分HF信號(hào)值；和根據(jù)所述部分HF信號(hào)值確定所述信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值。
16.一種光檢測(cè)器，該光檢測(cè)器在一個(gè)用于檢測(cè)在記錄載體上存儲(chǔ)的信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值的位檢測(cè)器中被使用，其中，信道數(shù)據(jù)流包含一個(gè)信道帶，信道帶至少有兩個(gè)沿一個(gè)第一方向一維地展開(kāi)、并且沿一個(gè)第二方向互相對(duì)準(zhǔn)的位行，所述兩個(gè)方向構(gòu)成位位置的一個(gè)二維網(wǎng)格，所述光檢測(cè)器適于檢測(cè)響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)入射光束而從所述記錄載體反射或透射的光，每個(gè)光束被引導(dǎo)到沿所述第二方向的一個(gè)位置上，所述光檢測(cè)器被劃分成至少兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)，用于檢測(cè)反射或透射光的一部分，以及用于生成部分HF信號(hào)值。
17.用于再現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)流的再現(xiàn)裝置，該用戶數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)糾錯(cuò)碼編碼和調(diào)制碼編碼而成為一個(gè)信道數(shù)據(jù)流并被存儲(chǔ)在一個(gè)記錄載體上，該再現(xiàn)裝置包含一個(gè)如權(quán)利要求1中所要求的用于檢測(cè)所述信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值的位檢測(cè)器、一個(gè)調(diào)制碼解碼器和一個(gè)糾錯(cuò)碼解碼器。
18.用戶數(shù)據(jù)流的再現(xiàn)方法，該用戶數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)糾錯(cuò)碼編碼和調(diào)制碼編碼而成為一個(gè)信道數(shù)據(jù)流并被存儲(chǔ)在一個(gè)記錄載體上，該再現(xiàn)方法包含一個(gè)如權(quán)利要求15中所要求的用于檢測(cè)所述信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值的位檢測(cè)方法、一個(gè)調(diào)制碼解碼方法和一個(gè)糾錯(cuò)碼解碼方法。
19.一種計(jì)算機(jī)程序，包含用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在一個(gè)計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求15或18中所要求的方法的步驟的程序代碼裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)在記錄載體上存儲(chǔ)的信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值的位檢測(cè)器，其中，信道數(shù)據(jù)流包含一個(gè)信道帶，信道帶至少有兩個(gè)沿一個(gè)第一方向一維地展開(kāi)、并且沿一個(gè)第二方向互相對(duì)準(zhǔn)的位行，所述兩個(gè)方向構(gòu)成位位置的一個(gè)二維網(wǎng)格。為了顯著改善用于2D存儲(chǔ)的位檢測(cè)性能，提出一種位檢測(cè)器，包含光檢測(cè)器，用于檢測(cè)響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)入射光束從所述記錄載體反射或透射的光，每個(gè)光束被引導(dǎo)到沿所述第二方向的一個(gè)位置上，所述光檢測(cè)器被劃分成至少兩個(gè)檢測(cè)器分區(qū)，用于檢測(cè)反射或透射光的一部分以及用于生成部分HF信號(hào)值；以及信號(hào)處理裝置，用于根據(jù)所述部分HF信號(hào)確定所述信道數(shù)據(jù)流的各個(gè)位的位值。
文檔編號(hào)G11B7/13GK1726547SQ200380106019
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者W·M·J·M·科內(nèi), A·H·J·伊明克, B·H·W·亨德里克斯, A·M·J·M·斯普魯特, M·A·B·W·博特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司