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摘 要

如果要谈及光碟领域的驱动技术,首先应该讲的就是光碟存储技术的发展,驱动技术是光碟发展的有利后盾,而同时光碟的发展又促进了驱动技术的发展.随着信息社会的发展,社会信息量的不断膨胀,海量信息数据的出现,不仅对存储媒介的储存容量提出了挑战,而且对其读写速率也提出了更高的要求.上世纪80年代初,CD光碟技术以保存音乐为目的而成功应用于大众市场,90年代末DVD以能够保存SDTV影像而成功进入影音市场,随着HDTV高清影像的出现,2005年后蓝光光碟技术应运而生.纵观每种技术的出现,无不伴随着记录数据量的增大,而在这背后,支撑着整个信息数据存储的光碟媒介又有怎样的变化,在这里我们将做一概括性的比较剖析.本文介绍了驱动技术的在BD中的应用.与DVD相比,BD采用了高密度化技术,这样决定了在BD驱动技术方面也要有所提高,其中较为详细介绍了碟片判别,倾斜学习,球面收差补正等问题.

【关 键 词 】BD 高密度化技术 驱动技术

1.引言

蓝光光盘组织成立于2002年5月,由支持推广蓝光光盘格式应用的9家厂商组成,包括日立、LG电子、松下电子、先锋、飞利浦、三星电子、夏普电子、Sony和Thomson,此后加入的4家为戴尔、惠普、三菱、TDK.虽然BD与HD-DVD谁将作为下一代的蓝光存储标准这一争议一直存在,但这也促使两家不断推陈出新,进行技术改革.2003年,蓝光激光头达到投产水平,但是适合投放市场的蓝光产品在2006年才开始出现.最终以索尼为代表的蓝光阵营还是打败了以东芝为代表的HD-DVD阵营,北京时间2007年2月19日下,东芝正式宣布停止推广HD-DVD,这就意味着以东芝为代表的HD-DVD,在与以索尼为代表的蓝光阵营的“标准之战”中彻底落败.

由图1可以看出,与DVD相比BD采用高密化技术体现在一下几个方面:DVD技术采用波长为650nm的红色激光和物镜NA为0.6,相邻轨道间距为0.74um,光学透明保护层为0.6mm;而与以索尼为代表的BD技术采用波长为450nm的蓝紫色激光,通过NA为0.85的物镜,成功地将聚焦的光点尺寸缩得极小程度,DVD与BD聚焦光点比为5.2:1,相邻轨道间距为0.32um,此外,BD的盘片结构中采用了0.1mm厚的光学透明保护层.由于这些差异决定BD在驱动技术方面必须有所提高发展.

2.BD碟片的判定

表1中的数据是CD,DVD和BD三种光碟基本性能参数之间的简略比拟,从表中我们可以看出,三种光碟的物理规格大小相同, 是直径为120mm的圆盘.

容量方面,CD的存储容量最小,DVD次之,单面BD盘有25GB的存储能力,最高达50GB.

要达到精确聚焦的目的,就必须要减少激光头所使用激光的波长,或是提高光头物镜的光圈.因此更短的激光波长,可以使得BD激光头发出的激光束被更准确聚焦在高密度的记录点上.BD使用405纳米波长的蓝紫激光,相对于CD技术的780纳米和DVD技术的650纳米,BD所用的读写激光波长要短的多,所以激光头所发出的激光束可以被更加精确的聚焦到高密度的记录点上.

相对于CD光头物镜的NA 0.45和DVD光头物镜的NA 0.6,BD光头物镜的NA值NA被提高到了0.85,这也是为了更准确的聚焦.

BD碟片的判定的原理和实现方法都比较简单,主要是利用CD,DVD,BD的保护层厚度不同来实现的(CD保护层厚为1.2mm).碟片起动时,先发BD laser,以此判别BD与CD/DVD:,由于BD laser 不能到达CD/DVD记录层,所形成的S字是由于表面的反射,其幅值小于BD layer形成的S字.

3.倾斜对BD的影响

图2可以看出由于倾斜,对激光束的聚焦点有不良的影响,这种现象称为Comma收差.Comma收差正比于NA3和保护层厚度,反比于波长,由此可以计算出倾斜对BD和DVD的影响比为0.76:1,这说明倾斜对BD的影响更小.


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为了减小Tilt的影响,BD采取用了全面Tilt学习和内周Tilt学习.全面Tilt学习的是依据在不同disc位置处聚焦驱动出力的不同,计算出碟片Tilt的角度,计算公式如下:

FC-tilt等于 arctan(FC drive/L)

其中FC-tilt 为碟片倾斜的角度;FC drive为碟片两个不同位置聚焦出力的差;L碟片两个不同位置的距离.内周Tilt学习,通过改变Lens tilt 以寻求到MLSE的最小值,其对应的Lens tilt 即为最佳学习值Best_tilt.由于在实际系统中,不仅碟片有Tilt,而且Lens自身也有一定的Tilt,因此在实际控制过程中不仅补正碟片有Tilt,而且也要补正Lens Tilt,而这两者补正的和值就是Best_tilt.在实际控制过程中,对碟片不同区实时进行内周Tilt学习将花费很多时间,而全面Tilt花费时间很少.因此,在工程调整中调整出Lens tilt,这个值与Lens有关,被称为Tilt-offset

Tilt_offset 等于 Best_tilt - FC_tilt

Tilt-offset 被保存到光驱的EEPROM中,在市场光驱读BD碟时,用来计算Best_tilt

4.球面收差对BD的影响

由于保护层仅0.1mm,而且激光波长短,光点小,受到球面收差的影响大.如图3所示,球面收差是由于光束内外侧聚焦点不一致造成的.因此,在BD中球面收差调整的目的就是使光束内外侧聚焦点一致.主要是通过调整光头中准直透镜,参见图1中的保护层补正(一般称为球面收差补正).球面收差补正主要是通过工程调整结果,再次进行调整使球面收差的影响减小至最小.通过调整准直调整透镜(球面收差补正量SA)和聚焦位置DF取得TE信号最好的两点,由这两点确定的斜率称为TE尾根(工程调整值),沿着TE尾根,TE信号质量衰减最慢;左图沿着TE尾根,变化SA和DF,可以求得MLSE最小值的点(DF0,SA0)(工程调整值).在市场光驱读BD碟时,依据TE尾根和(DF0,SA0),就可以快速而且准确的学习到球面收差补正௚

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0;最佳值(DF1,SA1). 5 TE信号极性的判别

BD_R存在两种类型的disc:普通型,disc写过后,反射率下降(on groove);新类型, disc写过后,反射率上升(in groove ).因此这两种disc的TE信号的极性相反,因此需要进行TE极性判别.判别方法:在Groove中如果TE由高向低(图4中箭头所示),则disc类型为普通型,反之为新类型.

6.其他与驱动相关的BD技术

6.1 地址格式

WBL信号有两个作用:提供记录时序和地址信息.为了防止碟片的种种不良状况:相邻轨迹记录数据的噪声,碟片的损坏等,将两种WBL信号的调制方式合并起来.一种调制方式称为MSK(minimum-shift-keying),另一种称为STW(saw-tooth-wobble).

6.2 信号处理技术PRML

由于BD采用的是2T17PP的编码系统,而且记录密度高,所以最小长度的mark(2T)小于光点的直径,当所记录的信号被播放时,RF信号中将产生bit错误,尤其是最小长度记号的边缘.通过PRML的过虑,可以与内建的标准数字信号模型相比对,找出局部相似的地方后,即可匹配成相应的数据信号,从而提高了读取抗干扰能力.


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7.结束语

本文简单介绍了记录媒体的发展,以及应记录媒体发展而不断进步的驱动技术,例举了一些驱动方面的控制技术.正如开篇所讲到的驱动技术是应光碟技术的发展而发展的.在不久的将来全息光盘储存技术的完善,势必会带来驱动技术革命性的进步.

参考文献

[1] Blu-ray Disc association .White paper Blu-ray Disc Format Part1.A physical format specifications for BD-RE 2nd Edition.2006.2.

[2]Blu-ray Disc association .White paper Blu-ray Disc Part1.C physical format specifications for BD-ROM 5th Edition.2007.3.

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