CN100346401C - 用于在光记录介质上记录数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适于光盘高密度和高记录速度的改良记录方法和装置。通过使用包含幅度小于峰值电平且叠加在峰值电平和偏压电平上的微调脉冲的记录脉冲将与具有峰值电平和偏压电平的记录脉冲所对应的激光信号辐射到光记录介质上，形成标记和空白。通过将微调脉冲作用于峰值电平或偏压电平，在记录期间抑制由于相邻标记间的热量干扰以及热量蓄积而产生的标记变形。

Description

用于在光记录介质上记录数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在光记录介质上记录数据的方法和装置，特别涉及一种与光盘的高密度和高记录速度相适应的改良记录方法和装置
背景技术
在光盘上记录数据意味着在光盘上形成的空间轨道上形成标记和空白。在只读盘，如致密盘-只读存储器(Compact Disc-Read Only Memory，CD-ROM)和数字多功能盘-只读存储器(Digital Versatile Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)中，标记是作为凹坑来形成的。在可记录盘如CD-R/RW和DVD-R/RW/RAM中，标记是通过将激光信号辐射到根据温度范围变为结晶相或非结晶相的相变记录膜或者覆盖有根据温度范围光透射率改变的有机染料的记录膜上来形成的。
按照信号检测，在光盘上记录数据的方法可分为标记边沿记录方法和标记位置记录方法。根据标记位置记录方法，所检测射频(Radio Frequency，RF)信号的极性在记录有标记的位置变为相反的极性。根据标记边沿记录方法，所检测RF信号的极性在标记的两个边沿变为相反的极性。因此，对标记边沿进行记录是改善再现信号质量的一个重要因素。
然而，在覆盖有相变膜的盘中，显现出根据传统记录方法所记录的标记的后沿形状随着标记长度或标记之间的间隔即标记之间的空白而变化。也就是，当所形成的标记后沿大于标记前沿时，记录和再现特性将降低。当记录标记相对长时，这些特性还会由于热量蓄积而更加降低。这一现象称作泪滴(tear drop)现象，并且非常影响记录信号的抖动特性。
同时，在光盘上记录数据受记录速度的影响。现今，在市场上已出现支持24×速度的CD-R，并且预期很快将会出现4×速度的DVD。
记录速度的提高意味着形成相同长度的标记所花的时间将与记录速度成反比而缩短。因此，需要高功率激光二极管或改良的记录脉冲。
在光盘上记录数据还受高记录密度的影响。对这一课题的研究已产生4.7G字节HD-DVD(在单层单面的情况下)，并且23G字节HD-DVD(在单层单面的情况下)和50G字节HD-DVD也在研究当中。记录密度的提高意味着轨道间距变窄或者最小标记长度缩短。因此，出现了交叉擦除或者标记之间的干扰增大了。因此，需要一种更完善的记录控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种使用记录波形记录数据的方法和装置，它适用于高速度和高密度盘，并且可以抑制记录标记的变形，从而改善抖动特性。
为了实现上述和其他目的，提供一种通过将与具有峰值电平和偏压电平的记录脉冲所对应的激光信号辐射到光记录介质上来形成标记和空白的方法。该方法包括，使用包含幅度小于峰值电平且与峰值电平和偏压电平叠加的微调脉冲的记录脉冲来形成标记和空白，其中，根据光记录介质的可重写或可记录类型，确定微调脉冲所要施加的基准电平；确定微调脉冲所要叠加的电平，即叠加电平；根据光记录介质的可重写或可记录类型来确定微调脉冲的波形和幅度；通过根据基准电平将具有所确定的波形和幅度的微调脉冲叠加到叠加电平上，生成记录脉冲；以及使用记录脉冲，在光记录介质上形成标记和空白。
最好，根据光记录介质确定微调脉冲的波形、幅度和周期。
最好，不在过驱动区间或第一个脉冲区间中叠加微调脉冲。
最好，当峰值电平或偏压电平的区间为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目等于或小于“n”，其中，“n”为大于或等于1的整数。
本发明还提供一种通过将与具有峰值电平和偏压电平的记录脉冲所对应的激光信号辐射到光记录介质上来形成标记和空白的光记录装置。该光记录装置，包括：控制器，根据光记录介质的可重写或可记录类型来确定微调脉冲所要施加的基准电平、微调脉冲所要叠加的叠加电平以及微调脉冲的波形和幅度，并且生成控制命令，以便提供所确定的基准电平、叠加电平、波形和幅度以及控制记录脉冲的生成；记录脉冲生成器，用于响应于控制器产生的控制命令，通过根据基准电平将具有所确定的波形和幅度的微调脉冲叠加到叠加电平上，生成记录脉冲；以及激光二极管驱动器，控制激光二极管输出对应于记录脉冲生成器生成的记录脉冲的激光信号，以便在光记录介质上形成标记和空白。
附图说明
通过参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据传统记录方法的记录脉冲的图；
图2是用来在数字多功能盘-随机访问存储器(Digital Versatile Disc-Random Access Memory，DVD-RAM)上记录数据的记录脉冲的详图；
图3是说明在盘上形成的域与记录脉冲之间的关系的图；
图4是通过根据本发明一个实施例的记录波形生成方法所生成的记录脉冲的示例图；
图5是本发明的微调脉冲波形的示例图；
图6是示出本发明的微调脉冲与基准电平之间的关系的图；
图7是根据本发明一个实施例的记录方法的流程图；以及
图8是根据本发明一个实施例的记录装置的方框图。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的结构和操作进行详细描述。
图1是示出根据传统记录方法的记录脉冲的图。图1示出用来记录倒转不归零(Non Return to Zero Inverted，NRZI)数据(a)的各种记录脉冲(b)到(g)。记录脉冲(b)用于CD-RW类型(相变盘)。记录脉冲(c)和(d)分别用于CD-RW类型1和2(有机染料盘)。记录脉冲(e)用于DVD-RAM类型。记录脉冲(f)用于DVD-R类型。记录脉冲(g)用于新DVD-R类型。在此，T表示基准时钟周期。
从图1所示的波形(d)可以看出，CD-RW类型2与CD-RW类型1相比具有过驱动区间(Toverdrive：Tod)。Tod的变化时长略高于或低于1.5T，并且它的电平变化量约高于或低于峰值电平的20％。从图1所示的波形(g)可以看出，新DVD-R类型具有两个过驱动区间Tod1和Tod2。
根据标记边沿记录方法，NRZI数据的高电平记录为标记，并且其低电平形成为空白。为了在相变光盘上形成域(domain)(对应于标记的概念，在相变盘上形成结晶相的区域)，使用如图1所示的波形(e)的区间A所示的多脉冲。在此，多脉冲的功率电平调节为四个电平之一，即Ppeak、Pb1、Pb2和Pb3。
多脉冲用于相变光盘，从而防止由于热量蓄积而使域在盘的径向或切向上发生变形。
为了在有机染料光盘中形成域，使用如图1所示的波形(d)的区间A所示的单脉冲。单脉冲的功率电平调节为三个电平之一，即Poverdrive、Ppeak和Pbias。
然而，由于随着记录速度的提高形成记录标记所花的时间缩短，因此可以如同有机染料光盘，对相变光盘使用单脉冲。
图2是用来在DVD-RAM上记录数据的记录脉冲的详图。根据2.6G字节DVD-RAM标准，用于形成一个标记的记录脉冲由第一个脉冲、多脉冲链、结尾脉冲以及冷却脉冲组成。根据记录标记的长度，多脉冲链的脉冲数目发生变化，而第一个和结尾脉冲保持不变。记录脉冲的功率电平的变化范围为四个电平即峰值功率(Ppeak)、偏压1或擦除功率(Pb1)、偏压2或冷却功率(Pb2)以及偏压3或底部功率(Pb3)。
提供对应于图2所示的区间A的第一个脉冲是为了形成记录标记的前沿。第一个脉冲具有Ppeak电平。Ppeak电平对应于形成适当温度来将相变记录膜转化到液相所用的激光信号功率。施加有第一个脉冲的区间用Ttop表示。
对应于图2所示的区间B的多脉冲链插入在第一个脉冲和结尾脉冲之间。提供多脉冲链是为了减小标记中因热量蓄积而产生的非均匀性，并且它由多个脉冲组成。脉冲数目随标记的长度而变化。多脉冲链具有Ppeak电平和Pb3电平(或底部电平)。Pb3电平对应于形成适当温度来将相变记录膜转化到结晶相所用的激光信号功率，并且类似于普通激光信号的再现功率电平或更低。
提供对应于图2所示的区间C的结尾脉冲是为了形成记录标记的后沿。如同第一个脉冲，结尾脉冲具有Ppeak电平。
对应于图2所示的区间D的冷却脉冲在结尾脉冲之后，并且提供它是为了防止记录标记变得过长。冷却脉冲具有Pb2电平(或冷却电平)。Pb2电平设在Pb1和Pb3电平之间。
提供对应于图2所示的区间E的擦除脉冲是为了形成空白。擦除脉冲具有Pb1电平。Pb1电平对应于形成适当温度来将相变记录膜转化到非结晶态所用的激光信号功率。
图3是说明在盘上形成的域与记录脉冲之间的关系的图。图3(a)示出NRZI信号，图3(b)示出在盘上形成的域的形状，并且图3(c)和3(d)示出记录脉冲。
根据记录膜的结晶/非结晶相在相变光盘上记录数字信息。激光二极管用来施加热量。记录膜在约300℃转化为非结晶相(或擦除相)，并且在约600℃转化为液相。
通常，当记录膜的温度约为300℃时，记录膜转化为其中擦除记录信息的擦除相。当记录膜的温度提高至600℃或更高时，记录膜转化为完全液相。在液相中，如果快速冷却记录膜，则它转化到结晶相。通过改变记录膜的结晶和非结晶相，可以记录所需数字信息。
在4.7G字节DVD-RAM的情况下可以通过快速降低激光束功率，或在2.6G字节DVD-RAM的情况下切断激光束功率来执行冷却。在此，通过支持记录膜的基片自然冷却记录膜。
通过将如图3(c)所示的断续记录脉冲施加到相变光盘，可以获得如图3(b)实线所限定的平滑域。换句话说，通过断续地对域体部分施加具有Ppeak电平的激光信号，抑制热量蓄积，从而防止域变宽。
如果将图3(d)所示的记录脉冲施加于相变光盘，则获得如图3(b)的虚线所限定的由于热量累积所造成的变形域。由图3(b)的虚线限定的域将导致发生相邻轨道之间的串音或相邻标记之间的抖动。
由于有机染料光盘比相变光盘需要更高的记录功率，因此使用图3(d)所示的记录脉冲。
然而，随着集成密度和记录速度的提高，使用传统记录脉冲难以获得满意的记录质量。随着集成密度的提高，最小记录长度缩短。随着记录速度的提高，形成相同长度的标记所用的时间缩短。换句话说，当集成密度或记录速度增加时，时钟周期缩短，并且与时钟周期T具有函数关系的多脉冲长度(按照时间)也缩短。因此，实际上使用单脉冲，而不是多脉冲。实际上已讨论过对于图1(f)所示的DVD-R类型使用单脉冲而不是多脉冲。这一问题还出现在使用单脉冲的有机染料光盘中。换句话说，因为当使用单脉冲时不能断续地施加激光信号，所以出现泪滴现象，其中形成由图3(b)的虚线限定的域。
为了克服这一问题，本发明的记录方法使用其中将微调脉冲作用于峰值电平或偏压电平的记录脉冲。微调脉冲的数目根据所要记录的标记长度而确定。
微调脉冲的波形、幅度和周期随介质类型而变化。可以参考基准电平调节微调脉冲的顶部电平、中间电平和底部电平。基准电平可以是峰值电平或偏压电平。偏压电平可以是偏压1电平(擦除电平)、偏压2电平(冷却电平)或偏压3电平(底部电平)。
当将微调脉冲作用于峰值电平时，在域体部分中，激光信号的功率根据微调脉冲的幅度、波形和周期而轻微变化，从而防止热量蓄积。因此，可以形成平滑域。因此，相邻轨道之间的干扰减小。
当将微调脉冲作用于擦除电平时，在所要擦除的域中，激光信号的功率根据微调脉冲的幅度、波形和周期而轻微变化，从而防止热量蓄积。因此，防止擦除痕迹留在被擦除域的区域中。这样，可以容易地执行重新记录，从而提高记录质量，并且提高重新记录的次数。
图4是通过根据本发明一个实施例的记录波形生成方法所生成的记录脉冲的示例图。图4示出用于记录NRZI数据(a)的各种记录波形(b)到(g)。
在脉冲(b)中，将微调脉冲作用于CD-RW的擦除电平。在波形(c)中，将微调脉冲作用于CD-RW类型1的峰值电平。在波形(d)中，将微调脉冲作用于CD-RW类型2的峰值电平和偏压电平。在波形(e)中，将微调脉冲作用于DVD-RAM的擦除电平。在波形(f)中，将微调脉冲作用于DVD-R的偏压电平。在波形(g)中，将微调脉冲作用于新DVD-R类型的峰值电平。
在图4所示的波形(b)中，不同于图1所示的波形(b)，将微调脉冲叠加在擦除电平(Pb1电平)上。在此，微调脉冲的幅度低于峰值电平(Ppeak电平)，并且它的周期为1T。另外，当被施加擦除电平的区间长度为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目为“n”(大于或等于1的整数)。
在图4所示的波形(c)中，不同于图1所示的波形(c)，将微调脉冲叠加在峰值电平上。在此，微调脉冲的幅度低于峰值电平，并且它的周期为1T。另外，当被施加峰值电平的区间长度为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目为“n”。
在图4所示的波形(d)中，不同于图1所示的波形(d)，将微调脉冲叠加在峰值电平和偏压电平(Pb电平)上。在此，微调脉冲的幅度低于峰值电平，并且它的周期为1T。另外，即使将微调脉冲叠加在峰值电平(Pb电平)上，微调脉冲的最大值也低于过驱动电平Pod。微调脉冲作用于除过驱动区间Tod之外的峰值电平。当被施加峰值电平的区间长度为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目为“n”。在被施加偏压电平(Pb2)的区间中，只示出微调脉冲的顶部，因为作为基准电平的偏压电平(Pb电平)设为微调脉冲的中间电平。正如在图4所示的波形(d)中将微调脉冲作用于除过驱动区间Tod之外的峰值电平一样，最好在CD-RW中将微调脉冲叠加在峰值电平上，并且不在第一个脉冲区间中施加微调脉冲。
在图4所示的波形(e)中，不同于图1所示的波形(e)，将微调脉冲叠加在擦除电平上。在此，微调脉冲的幅度低于峰值电平，并且它的周期为1T。另外，当被施加擦除电平的区间长度为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目为“n”。
在图4所示的波形(f)中，不同于图1所示的波形(f)，将微调脉冲叠加在峰值电平和偏压电平(Pb电平)上。在此，微调脉冲的幅度低于峰值电平，并且它的周期为1T。在被施加偏压电平(Pb2)电平的区间中，只示出微调脉冲的顶部，因为作为基准电平的偏压电平(Pb电平)设为微调脉冲的中间电平。当被施加偏压电平(Pb2电平)的区间长度为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目为“n”。
在图4所示的波形(g)中，不同于图1所示的波形(g)，将微调脉冲叠加在峰值电平和偏压电平(Pb电平)上。在此，微调脉冲的幅度低于峰值电平，并且它的周期为1T。另外，即使将微调脉冲叠加在峰值电平(Pb电平)上，微调脉冲的最大值也低于过驱动电平Pod。微调脉冲作用于除过驱动区间Tod1和Tod2之外的峰值电平。当被施加峰值电平的区间长度为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目小于“n”。
图5是本发明的微调脉冲波形的示例图。参照图5，微调脉冲分为起始打开型、起始关闭型和1.5Tw型。起始打开型是具有正起始脉冲的二值脉冲。起始关闭型是具有负起始脉冲的二值脉冲。1.5Tw型是周期为1.5T的三值脉冲。起始打开型可以应用于必须在前沿施加峰值电平的介质。起始关闭型可以应用于必须在前沿后的某一时间施加峰值电平的介质。因此，微调脉冲的波形是根据介质类型来确定的。
图6是示出本发明的微调脉冲与基准电平之间的关系的图。图6示出使用峰值电平作为基准电平的例子。在图6(a)中，使用叠加电平作为微调脉冲的中间。在图6(b)中，使用叠加电平作为微调脉冲的底部。在图6(c)中，使用叠加电平作为微调脉冲的顶部。
在此，叠加电平是与微调脉冲叠加的电平，对应于微调脉冲的中间、顶部和底部中的一个。例如，如果叠加电平对应于中间，则微调脉冲的中间电平等于基准电平。
图7是根据本发明一个实施例的记录方法的流程图。在步骤S700，确定是否使用微调脉冲。如果确定使用微调脉冲，在步骤S702，根据介质类型(即，可重写或可记录类型)确定微调脉冲所要作用的基准电平。基准电平为峰值电平或偏压电平。最好，偏压电平为擦除电平或底部电平。下一步，在步骤S704，确定微调脉冲所要叠加的电平(叠加电平)。下一步，在步骤S706，确定微调脉冲的波形、幅度和周期。下一步，在步骤S708，根据在步骤702到步骤706所确定的基准电平、叠加电平和波形，生成记录脉冲。下一步，在步骤S710，使用包含微调脉冲的记录脉冲，形成标记或空白。
图8是根据本发明一个实施例的记录装置的方框图。参照图8，记录装置包括控制器802、记录脉冲生成器804、激光二极管驱动器806和激光二极管808。在图8所示的记录装置中，省略与记录脉冲无关的部件，以简化描述。这些部件包括用于控制寻轨和聚焦的伺服控制器和由伺服控制器驱动且与激光二极管808一起提供的光拾取器。这些部件对于本领域的技术人员而言都是公知的。
介质的记录膜特性和热传递特性根据介质制造商而不同。因此记录装置难以研究介质特性并且针对介质特性适当地控制记录特性。因此，每个制造商都将记录介质信息记录在盘的导入区域或导出区域中。
如果光盘810载入在记录装置中，记录装置读取记录在光盘810的导入区域或导出区域中的介质信息，从而得到介质类型和适合于该介质的功率电平。该介质信息提供给控制器802。
控制器802根据图7所示的方法，控制由记录脉冲生成器804执行的记录脉冲生成。具体而言，控制器802将用于控制微调脉冲波形、叠加电平和基准电平的控制命令施加于记录脉冲生成器804。
更具体而言，控制器802从例如控制记录装置的微处理器接收介质信息，并且根据介质类型确定微调脉冲所要作用的基准电平、微调脉冲所要叠加的叠加电平以及微调脉冲的波形、幅度和周期。控制器802生成控制命令，以将所确定的基准电平、叠加电平、波形、幅度和周期传输到记录脉冲生成器804。
记录脉冲生成器804根据NRZI数据和控制器802的控制命令，生成如图5所示的适合于所载入光盘810的记录脉冲。在此施加于记录脉冲生成器804的数据遵循在记录装置中使用的调制模式。数据可以是NRZI数据或行程长度受限(run length limited，RLL)数据。
由记录脉冲生成器生成的记录脉冲输入到激光二极管驱动器806。激光二极管驱动器806控制激光二极管808输出对应于记录脉冲的激光信号。从激光二极管808生成的激光信号辐射到光盘810上，并且形成对应于NRZI数据的标记和空白。
根据本发明的记录方法，将微调脉冲作用于峰值电平或偏压电平，从而在记录期间抑制由于相邻标记间的热量干扰以及热量蓄积而产生的标记变形。

Claims (8)

1.一种通过将与具有峰值电平和偏压电平的记录脉冲所对应的激光信号辐射到光记录介质上来形成标记和空白的方法，包括：使用包含幅度小于峰值电平且与峰值电平叠加的微调脉冲的记录脉冲来形成标记和空白，其中，
根据光记录介质的可重写或可记录类型，确定微调脉冲所要施加的基准电平；
确定微调脉冲所要叠加的电平，即叠加电平；
根据光记录介质的可重写或可记录类型来确定微调脉冲的波形和幅度；
通过根据基准电平将具有所确定的波形和幅度的微调脉冲叠加到叠加电平上，生成记录脉冲；以及
使用记录脉冲，在光记录介质上形成标记和空白。
2.如权利要求1所述的方法，其中，根据光记录介质确定微调脉冲的周期。
3.如权利要求1所述的方法，其中，不在记录脉冲的过驱动区间或第一个脉冲区间中叠加微调脉冲。
4.如权利要求1所述的方法，其中，当峰值电平或偏压电平的区间为nT时，构成微调脉冲的脉冲数目等于或小于“n”，其中，“n”为大于或等于1的整数，T是时钟周期。
5.如权利要求1所述的方法，其中，将微调脉冲叠加到偏压电平上。
6.如权利要求1所述的方法，其中，基准电平为峰值电平和偏压电平之
7.如权利要求1所述的方法，其中，微调脉冲波形的起始部分为正脉冲或负脉冲之一。
8.一种通过将与具有峰值电平和偏压电平的记录脉冲所对应的激光信号辐射到光记录介质上来形成标记和空白的光记录装置，包括：
控制器，根据光记录介质的可重写或可记录类型来确定微调脉冲所要施加的基准电平、微调脉冲所要叠加的叠加电平以及微调脉冲的波形和幅度，并且生成控制命令，以便提供所确定的基准电平、叠加电平、波形和幅度以及控制记录脉冲的生成；
记录脉冲生成器，用于响应于控制器产生的控制命令，通过根据基准电平将具有所确定的波形和幅度的微调脉冲叠加到叠加电平上，生成记录脉冲；以及
激光二极管驱动器，控制激光二极管输出对应于记录脉冲生成器生成的记录脉冲的激光信号，以便在光记录介质上形成标记和空白。
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