專利名稱：用于數(shù)據(jù)的二維光存儲的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)的二維光存儲的方法和設(shè)備，更具體地說，涉及用以提高存儲在二維光存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的寫、讀質(zhì)量的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
數(shù)字式光記錄系統(tǒng)的存儲容量已從每張光盤的600MB增加到DVD的4.7GB，對于即將到來的基于藍色激光二極管的系統(tǒng)，存儲容量還可能達到25GB。
參考附圖1，在現(xiàn)有的光記錄系統(tǒng)中，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成記錄到單個軌道100上的串行數(shù)據(jù)流，在相鄰的軌道之間留有足夠的間隔，以避免軌道間的干擾。提供了單個讀出點102，并沿所述軌道采集信號。通常，將來自相鄰軌道的串擾視為噪聲。由于不存在徑向信息(因為僅對波形進行切向采樣)，因而僅能構(gòu)建沿軌道100的點102的能量分布的投影(projection)。但是，從該信息難以得出關(guān)于像差的信息，因為投影的原因，不再能明確無疑地重建所述像差。
在任何場合，軌道100之間的間隔限制了可得到的存儲容量，而一維光存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的串行性質(zhì)又限制了可得到的數(shù)據(jù)吞吐量。結(jié)果，逐漸形成了二維光存儲的概念(TwoDOS)，該概念基于新穎的二維通道編碼和先進的數(shù)據(jù)處理，并結(jié)合由實現(xiàn)并行讀出的多點光路構(gòu)成的讀通道。對12cm光盤，預(yù)計TwoDOS能實現(xiàn)至少50GB的容量，且其數(shù)據(jù)速率至少為300MB/s。
參考附圖2，一般地，TwoDOS光盤的格式基于寬螺旋軌道(broadspiral)，其中，信息以二維特征的形式進行記錄。使用多個光源實現(xiàn)了并行的讀出?？梢酝ㄟ^讓單個激光束通過光柵產(chǎn)生激光點陣列202來生成所述多個光源。其他備選方案包括使用激光器陣列或光纖裝置。以二維的方式寫信息，意味著在不同的位行(bit row)之間存在相位關(guān)系。在圖2中示出了蜂巢結(jié)構(gòu)200，該結(jié)構(gòu)可以用二維通道碼(two dimensional channel code)進行編碼，這有利于二維檢測。如圖所示，數(shù)據(jù)保存在寬的元軌道(meta-track)中，而該元軌道由幾個位行組成，其中，所述寬的元軌道由保護帶204(即不含數(shù)據(jù)的空間)包圍。光點陣列202對所述寬螺旋軌道的整個寬度進行掃描。所述光盤上的二維圖案反射來自各激光點的光，該光然后在光電檢測集成電路上被檢測，并由后者產(chǎn)生一些高頻信號波形。將該組信號波形用作二維信號處理單元的輸入(如圖3示意所示)。上述裝置的并行性增加了可得到的數(shù)據(jù)吞吐量，并允許將各個軌道連續(xù)排布，即軌道之間不留間隔。然而，應(yīng)當理解，所有的編碼和數(shù)據(jù)處理操作不僅需要考慮相鄰位之間的時間上的相互作用，也需要考慮它們之間的空間上的(跨軌道)相互作用。因此，整個記錄系統(tǒng)在本質(zhì)上成為了二維系統(tǒng)。
本發(fā)明的目標是提供一種用于數(shù)據(jù)的二維光存儲的方法和設(shè)備，從中，可以得到光讀出點的光學像差。
從而，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種將用戶數(shù)據(jù)以二維光存儲形式存儲在光存儲介質(zhì)上的方法，所述方法包括將用戶數(shù)據(jù)寫入所述介質(zhì)，并且除所述用戶數(shù)據(jù)以外還在所述介質(zhì)的一個或多個已知位置設(shè)一個或多個校準位。
同樣根據(jù)本發(fā)明，提供了一種讀出存儲在光存儲介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)的方法，在所述介質(zhì)上，用戶數(shù)據(jù)以二維格式進行存儲，且除所述用戶數(shù)據(jù)以外，還在所述介質(zhì)的已知位置設(shè)有一個或多個校準位，所述方法包括用入射電磁輻射連續(xù)地照射所述光存儲介質(zhì)的各部分，并根據(jù)從上述各部分反射的電磁輻射重建用戶數(shù)據(jù)，確定從所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的信號波形，并根據(jù)該波形重建所述一個或多個校準位反射的所述輻射的電場分布。
優(yōu)選的方式是，對所述信號波形執(zhí)行矩陣乘法，以得到線性干擾系數(shù)，然后根據(jù)這些系數(shù)重建從所述一個或多個校準位反射的所述輻射的電場分布。優(yōu)選的方式是，該方法還包括根據(jù)所述電場分布得到關(guān)于所述入射電磁輻射的像差的步驟。該方法可包括如下步驟確定所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的電場分布的質(zhì)心，并根據(jù)該質(zhì)心確定光存儲介質(zhì)和/或入射電磁輻射的徑向偏移和/或傾斜。該方法可包括如下步驟確定從所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的電場分布的強度，并根據(jù)該強度確定入射電磁輻射的球面像差值和/或散焦。在此例中，該方法還可包括這樣的步驟確定所述強度的橢圓率，并根據(jù)該橢圓率確定入射電磁輻射的像散程度。
本發(fā)明還延伸到用以讀出存儲在光存儲介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，在所述介質(zhì)上，除了所述的用戶數(shù)據(jù)，還在已知位置設(shè)有一個或多個校準位，所述設(shè)備包括使用入射電磁輻射連續(xù)照射所述光存儲介質(zhì)的各部分的裝置；根據(jù)所述部分反射的電磁輻射重建所述用戶數(shù)據(jù)的裝置；確定從所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的信號波形的裝置；以及根據(jù)所述信號波形重建從所述一個或多個校準位反射的所述輻射的電場分布的裝置。
在一個優(yōu)選實施例中，所述設(shè)備可包括用于從所述信號波形識別入射電磁輻射的像差的裝置。優(yōu)選的方式是，提供校正所識別的像差的裝置。
本發(fā)明還可延伸到一種二維光存儲介質(zhì)，該介質(zhì)用于接收和存儲二維格式的用戶數(shù)據(jù)，并在該介質(zhì)的已知位置設(shè)有一個或多個校準位。
如圖2所示，在二維光存儲信息中，將所述的位設(shè)置得如此之近，以至于切向和徑向的碼間干擾影響了所述信號波形。在一維光存儲介質(zhì)中，將此視為噪聲，而在二維光存儲介質(zhì)中則將此視為附加信息。實際上，這種附加信息允許對所述波形進行附加的徑向采樣。而這使得重建光盤的二維平面處的光點的能量分布成為可能，因為可得到二維信息，因而可更容易地得到所述光學像差。根據(jù)本發(fā)明，通過讀出已知的位模式(校準位)，這些位模式能夠以低密度的形式分布在光盤上，可得到所述能量分布?？梢灾亟ü獗P上的光點的能量分布，并且，從該能量分布中可得到所述光點的像差，然后，可通過改變光路中的參數(shù)或通過調(diào)整均衡器(或信號檢測系統(tǒng)中的目標響應(yīng))來校正所述像差。
因而，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在光盤上的特定位置處設(shè)置了校準凹坑，例如，在引導區(qū)和/或在數(shù)據(jù)中稀疏地設(shè)置了校準凹坑。測量了讀出校準位時所得的信號波形，并對這些信號執(zhí)行矩陣乘法，以得到線性干擾系數(shù)。而因為位序列(沿所述二維模式的所有位行)是已知的，因而可完成以上過程。可以根據(jù)這些線性干擾系數(shù)重建所述凹坑處讀出點的電場分布?？梢灾辽僭趦煞矫胬迷撔畔⑺鲂盘柼幚韱卧梢詫⒃撔畔⒂米髌湓O(shè)定值的輸入，從而它使用光通道的測量響應(yīng)而不是預(yù)期響應(yīng)。
可調(diào)整OPU的設(shè)定值，以優(yōu)化光點形狀并減少像差。


通過引用本文說明的實施例，可以闡明本發(fā)明的這些和其他一些方面。
現(xiàn)在，通過舉例和參考附圖，對本發(fā)明的實施例進行說明圖1是一維光存儲裝置中的數(shù)據(jù)存儲的示意圖；圖2是二維光存儲裝置中的數(shù)據(jù)存儲的示意圖；圖3是適于在二維光存儲裝置中使用的信號處理單元的示意框圖；圖4示出了用于二維光存儲的示意格式(為簡單起見，示出了七行寬螺旋軌道)，其中每個六邊形對應(yīng)一個位單元；圖5a是七位的六邊形位簇(bit cluster)的示意圖；
圖5b示出了圖5a的七位六邊形位簇的波前的兩種雙線性干擾自干擾s0，0和s1，1以及互干擾x0，1和x1，1。
具體實施例方式
從而，形成了用于二維光存儲的新概念，其中，光盤上的信息在本質(zhì)上具有二維特性。其目的是在第三代光存儲(具有λ＝405nm的波長和0.85的NA的藍光光盤(BD))中實現(xiàn)2倍的數(shù)據(jù)密度增加和10倍的數(shù)據(jù)速率(相對于光讀出系統(tǒng)的相同物理參數(shù))增加。
如上所述，在該新概念中，位被組織成寬螺旋軌道。這樣的螺旋軌道由相互堆疊的、具有徑向的固定相位關(guān)系的一些位行組成，使得所述位配置成二維的網(wǎng)格。選擇所述位的二維封閉六邊形排列次序，是因為其斂集率比正方網(wǎng)格的斂集率高15％。
如附圖4所示，用一個空的位行組成的保護帶對所述寬螺旋軌道的連續(xù)盤旋進行分隔。實現(xiàn)了用于并行讀出的多點光路(multispotlight path)，其中，每個點具有BD特性。以二維方式，即在所述寬螺旋軌道的所有位行內(nèi)同時執(zhí)行具有均衡、定時恢復(fù)和位檢測功能的信號處理。
二維光存儲的一個特征是，在所有方向(切向和徑向)上，一個位距其最近的相鄰位的距離是相同的。結(jié)果，當假設(shè)凹坑位(pit bit)的凹坑標志包括了整個六邊形位單元時，可能會發(fā)生稱為“信號折疊(signal folding)”的問題。對于由一些相鄰凹坑位組成的較大的連續(xù)凹坑區(qū)，根本不存在衍射。因此，較大的凹坑區(qū)和較大的非凹坑區(qū)(或“平面”)將顯示相同的讀出信號，因為此時它們均以完美鏡面的方式工作。因此，所述通道變得高度非線性，且已經(jīng)開發(fā)出用于標量衍射的非線性信號處理模型，其中，計算了所有可能的六邊形簇的信號電平(見M.J.Coene的“用于光記錄中的標量衍射的非線性信號處理模型”(Nonlinear Signal Processing Model for Scalar Diffractionin Optical Recording，10 November 2003，Vol.42，No.32，APPLIEDOPTICS)
Ii=1-Σt<jcibi-2Σdijbibj]]>式中，bi為指示位置I處有凹坑存在的位數(shù)值，ci為線性系數(shù)，dij為描述光盤上的位模式的信號響應(yīng)的非線性系數(shù)。
以上提及的信號處理模型產(chǎn)生了線性和雙線性項，在所述雙線性項中，存在對于各凹坑位(足夠接近中心，使得所述位處于照射點區(qū)域中)的自干擾項和對于各凹坑對(兩個凹坑位均處于所述照射點區(qū)域內(nèi))的互干擾項。從而，參考附圖5a，它提供了關(guān)于六邊形結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的位的示意圖。對于信號重建而言，接近中心位的位是很重要的。在圖中，示出了最近的相鄰位。中心位標記成b0，周圍的位標記成b1至b6。借助于以上提及的等式，可以重建光盤上的電場。參考附圖5b，它示出了七位六邊形位簇上的波前的兩類雙線性干擾自干擾s0，0和s1，1以及互干擾x0，1和x1，1。
根據(jù)本發(fā)明提出除數(shù)據(jù)本身外，在光盤上的特定位置(如引導區(qū))上提供了已知的位模式和/或在數(shù)據(jù)間稀疏地提供了已知的位模式。在這些位置處，可以得到光點的能量分布(處于這些位模式的已知位置)，并且，從所述能量分布可得到所述像差?？梢杂迷撔畔砬‘?shù)貙使饴贰＠?，可測量光盤的傾斜和散焦，從而，可以對光盤進行調(diào)整來使該誤差變得最小。也可將該信息用于信號處理單元來調(diào)整均衡器的目標響應(yīng)，從而調(diào)整所述通道的預(yù)期響應(yīng)。
更詳細地說，引用上述的等式，可以證明線性系數(shù)ci是處于光盤位置i處的凹坑的場分布的量度。因而，如果位序列已知，且結(jié)果得到波形被測量，則可以用以上的等式來擬合系數(shù)ci(和dij)。本領(lǐng)域技術(shù)人員當知，上述等式在其系數(shù)c和d上是線性的，因而簡單的矩陣求逆便已足夠。因為位模式是已知的，因此可以預(yù)先進行該求逆運算，因而使得算法的復(fù)雜度比較低。
具體來說，使用本發(fā)明可從所述線性系數(shù)得到的有用量是光盤上場的質(zhì)心，可以將其變換成徑向偏移/傾斜。該量可通過將c系數(shù)的線性和乘以凹坑的(已知的)空間坐標來得到。
強度[(x2+y2)E(x，y)]的分散程度，即線性系數(shù)c的二階矩，與球面像差和散焦有關(guān)。
所述強度的橢圓率，即(x^2-y^2)E(x，y)。該量與像散有關(guān)。
可以將本發(fā)明用于許多不同的二維光存儲應(yīng)用，包括芯片組、OPU光路和光盤介質(zhì)等光存儲裝置。實際上可以預(yù)期，在二維光存儲的未來標準化過程中，本發(fā)明的校準位可成為二維光盤的必要特征。
應(yīng)當注意，以上提及的實施例說明而不是限制本發(fā)明，且在不背離由所附的權(quán)利要求書規(guī)定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員當能設(shè)計許多另外的實施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將放置在圓括號內(nèi)的任何附圖標記視為對權(quán)利要求的限制?？偟恼f來，“包括”和“包含”等用詞不排除那些不同于權(quán)利要求或說明書中列舉的元件或步驟的元件或步驟。對元件的單數(shù)引用也不排除對該元件的復(fù)數(shù)引用，反之亦然?？赏ㄟ^包括幾種不同元件的硬件和經(jīng)過適當編程的計算機來實施本發(fā)明。在列舉幾種裝置的裝置權(quán)利要求中，可以用同一種硬件來實施這些裝置中的幾種裝置。而在互不相同的從屬權(quán)利要求中闡述了一些特定措施的事實并不表明，不能將這些措施的組合來獲益。
權(quán)利要求
1.一種將用戶數(shù)據(jù)以二維光存儲形式存儲在光存儲介質(zhì)上的方法，所述方法包括如下步驟將用戶數(shù)據(jù)寫入到所述介質(zhì)，除所述用戶數(shù)據(jù)以外，還在所述介質(zhì)的一個或多個已知位置上設(shè)一個或多個校準位。
2.一種讀出存儲在光存儲介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)的方法，其中，用戶數(shù)據(jù)以二維格式存儲，除用戶數(shù)據(jù)外還在所述介質(zhì)上的已知位置上設(shè)一個或多個校準位，所述方法包括如下步驟用入射電磁輻射連續(xù)地照射所述光存儲介質(zhì)的各部分；根據(jù)從所述各部分反射的電磁輻射來重建所述用戶數(shù)據(jù)；確定關(guān)于從所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的信號波形；以及根據(jù)該信號波形重建從所述一個或多個校準位反射的所述輻射的電場分布。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，對所述信號波形執(zhí)行矩陣乘法以得到線性干擾系數(shù)，并根據(jù)所述系數(shù)重建從所述一個或多個校準位反射的所述輻射的電場分布。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括如下步驟從所述電場分布取得關(guān)于所述入射電磁輻射的像差。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，包括如下步驟確定從所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的電場分布的質(zhì)心，并根據(jù)該質(zhì)心確定所述光存儲介質(zhì)和/或入射電磁輻射的徑向偏移和/或傾斜。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，包括如下步驟確定從所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的電場分布的強度，并根據(jù)該強度確定入射電磁輻射的球面像差和/或散焦。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括如下步驟確定所述強度的橢圓率，并根據(jù)該橢圓率確定入射電磁輻射的像散程度。
8.一種用于讀出存儲在光存儲介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，用戶數(shù)據(jù)以二維格式進行存儲，除所述用戶數(shù)據(jù)以外還在所述介質(zhì)上的已知位置設(shè)有一個或多個校準位，所述設(shè)備包括用入射電磁輻射連續(xù)照射所述光存儲介質(zhì)的各部分的裝置；根據(jù)從各部分反射的電磁輻射重建所述用戶數(shù)據(jù)的裝置；確定從所述一個或多個校準位反射的電磁輻射的信號波形的裝置；以及根據(jù)所述信號波形重建由所述一個或多個校準位反射的所述輻射的電場分布的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括根據(jù)所述信號波形識別關(guān)于所述入射電磁輻射的像差的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，包括用以校正所識別的像差的裝置。
11.一種接收和存儲二維格式的用戶數(shù)據(jù)的二維光存儲介質(zhì)，其上的已知位置處設(shè)有一個或多個校準位。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含具有存儲器的計算機的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述存儲器用以存儲并取得至少一個實施預(yù)定功能的應(yīng)用程序，并用以存儲和取得至少一個數(shù)據(jù)文件，所述計算機包括用以在該計算機和該計算機的用戶之間進行娛樂交流的用戶界面，所述至少一個應(yīng)用程序包含驗證軟件和處理軟件，所述驗證軟件與所述至少一個數(shù)據(jù)文件一起檢查并實現(xiàn)所述應(yīng)用程序的可操作性，所述處理軟件用于和所述至少一個數(shù)據(jù)文件一起基于所述驗證軟件的所述實現(xiàn)來執(zhí)行所述功能，并且，可獨立地和與所述處理軟件無關(guān)地執(zhí)行所述驗證軟件。
文檔編號G11B7/00GK1890725SQ200480036148
公開日2007年1月3日 申請日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者A·M·范德李, C·布什, D·M·布魯爾斯, P·庫普斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司