CN100568364C - 记录载体和用于扫描该记录载体的装置 - Google Patents

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Abstract

介绍了一种记录载体(1)，该记录载体具有一个伺服轨道(4)，该伺服轨道指示用于记录信息块的信息轨道(9)。所述伺服轨道(4)具有一物理参数以一预定频率进行的周期性变化，通常称为摆动。所述伺服轨道具有用于按照一预定类型的调制对位置信息进行编码的调制部分。所述记录载体包括一个管理区，在该管理区中所述伺服轨道包含了永久性数据。所述永久性数据是使用一不同类型的调制进行编码的，但利用同一物理参数的变化。提出将直接数字调制(41)用于该不同类型的调制。此外还介绍了一种用于读取和/或写入所述记录载体的设备。

Description

记录载体和用于扫描该记录载体的装置
技术领域
本发明涉及一种记录载体，其包括一个伺服轨道，该伺服轨道指示用于记录由标记所表示的信息块的信息轨道，所述伺服轨道具有一物理参数以一预定频率进行的周期性变化以及用于按照一预定类型的调制对位置信息进行编码的调制部分。
本发明还涉及记录和/或重放设备，其包括用于写和/或读一个记录载体上的一个信息轨道中的信息块的装置，所述记录载体包括指示该信息轨道的伺服轨道，所述设备包括用于扫描所述伺服轨道的装置和用于从一个通过所述伺服轨道的一个物理参数按照一预定频率的变化所产生的信号中恢复位置信息的解调装置，所述伺服轨道具有用于按照一预定类型的调制对位置信息进行编码的调制部分。
本发明还涉及一种用于制造所述记录载体的方法。
背景技术
从WO00/43996(PHN17323)中，我们可以知道一种记录载体和用于读取和/或写入信息的设备。将所要记录的信息编码为包括地址代码的信息信号，并且按照该地址代码将所述信息细分为信息块。所述记录载体是可记录型的，并且具有一个伺服轨道，通常称为预刻沟槽(pregroove)，用于在扫描轨道时产生伺服信号。该预刻沟槽的一物理参数(例如，径向位置)以一预定的频率发生变化，构成了所谓的摆动。在对所述轨道进行扫描期间，这一摆动导致径向跟踪伺服信号的变化并且可以产生一个摆动信号。通过用于对位置信息进行编码的相位调制，按照一种调制类型对所述摆动进行调制。选择用于对数字位置信息进行编码的相位调制或频率调制，以最小程度地干扰所述摆动信号中的预定频率分量，因为该分量用于控制记录速度。因此，大部分周期性变化需要进行非调制(non modulated)，即，使其过零点不偏离标定位置。在记录期间，从所述摆动信号中恢复位置信息，并且该位置信息被用于通过保持信息块中的地址代码与该位置信息之间的预设关系来定位信息块。利用位置信息的该调制类型，可以在所述记录载体上容纳另外的永久性数据，该永久性数据可以包括有关在所述记录载体上写入数据的参数的数据或管理信息。
该已知系统的问题是，在所述记录载体上容纳的永久性数据受到伺服轨道的可用数据容量的限制。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种记录载体和设备，其中可以轻松地容纳大量的永久性数据。
按照本发明，如本文开篇段落中所定义的一种记录载体，其特征在于：所述记录载体包括一个管理区，在该管理区中所述伺服轨道包括由所述物理参数的另外的变化所表示的永久性数据，该另外的变化是按照一不同类型的调制进行的。此外，如本文开篇段落中所介绍的记录和/或重放设备的特征在于：所述设备包括一不同类型的另外的解调装置，用于从一个管理区中恢复管理数据，在该管理区中所述伺服轨道包括由所述物理参数的另外的变化所表示的该管理数据，该另外的变化是按照所述不同类型的调制进行的。
本发明建立在下列共识的基础之上。用于位置信息的调制类型的信息密度相当的低。例如在CD-R和DVD+RW可记录类型盘中，某些永久性数据是使用位置信息的调制系统复合在伺服轨道中的。不过，当需要将大量的永久性数据容纳在可记录盘上时，这将需要大部分的可用伺服轨道，并因此为了读取该永久性数据要导致大量的访问时间。作为备选方案，可以将具有只读类型的信息的单独的区域加入到该可记录盘中，例如象DVD-ROM上那样以凹坑和平面(pits and lands)的形式进行编码的信息，从而得到了一个混合型盘。不过，这种只读区域需要一个单独的生产步骤来产生具有可读标记的区域，其深度等于只读型压制标记的深度。本发明人发现，用于位置信息的同一参数的不同类型的调制在有限的盘空间中提供了所需的较高数据容量。优点在于不需要额外的生产步骤，因为只是以不同的方式对同一参数进行调制。此外，在大多数情况下，在记录器或重放设备中不需要额外的检测电路，只需要改变检测函数以检测改变了的调制类型。
所述记录载体的另一个实施例的特征在于：预定类型的调制是一种周期性变化的频率或相位调制和/或不同类型的调制是直接数字调制，其中位的逻辑值由伺服轨道在横向上的位移表示。其优点在于，频率或相位调制对摆动信号中的频率分量具有有限的影响，而直接数字调制具有高的数据速率，例如当位频率被选为与周期性变化的频率相等时。
所述记录载体的另一个实施例的特征在于：所述直接数字调制是一种游程长度受限调制(RLL)。这具有的优点是，位时钟可以容易地锁定为RLL数据，因为标记的最大长度得到了限制。使用1位时钟周期(在NRZI编码系统中通常称为d＝0)的标记的最小长度给出了高数据速率。
在其它的权利要求中给出了按照本发明的方法、设备和记录载体的其它的优选实施例。
附图说明
参照借助后面的说明书中的实例所介绍的实施例并且参照附图，本发明的这些和其它的方面将变得更加明了并且会得到进一步说明，其中
附图1a表示具有伺服轨道的记录载体(顶视图)，
附图1b表示伺服轨道(截面图)，
附图1c表示伺服轨道的摆动(详图)，
附图1d表示伺服轨道的另一种摆动(详图)，
附图2表示双相摆动调制，
附图3表示MSK摆动调制，
附图4表示直接数字调制，
附图5表示用于读取信息块的设备，
附图6表示用于写入信息块的设备。
在这些附图中，与已经介绍过的元件相对应的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
附图1a表示一个盘形记录载体1，设置有一个供记录用的轨道9和一个中央孔10。轨道9按照螺旋形卷绕3的方式布置。附图1b是沿着记录载体1上的线b-b截取的截面图，其中在一个透明基片5上设置有一个记录层6和一个保护层7。所述记录层6可以是例如借助于相位变化光学可写入的，或者可以是磁光可写入，通过诸如公知的可写入CD或可记录CD之类的用于写入信息的设备。还可以通过生产过程为所述记录层提供信息，其中首先制作一个主盘，随后通过压制对其进行复合。信息被组织成信息块，并由光可读标记表示，这些光可读标记具有反射大部分射线和少量射线的连续区域的形式，例如，CD上具有不同长度的一系列凹坑。在一个实施例中，可重写型记录载体上的轨道9是由伺服图案(servopattern)表示的，该伺服图案是在制造空白记录载体期间提供的。该伺服图案是例如通过预刻沟槽4形成的，该预刻沟槽4能够使写入头在扫描期间实现对轨道9的跟随。预刻沟槽4可以制作为下凹或凸起的部分，或制作成材料性质与其周围不同。作为可选方案，该伺服图案可以由上升和下凹的卷绕的交替结构构成，称为平面和槽图案，在每个卷绕都会发生的从平面到槽的转变，反之亦然。附图1c和1d示出了称为摆动的该预刻沟槽的物理参数的周期性变化的两个例子。附图1c表示横向位置的变化，而附图1d表示宽度的变化。这个摆动在跟踪伺服传感器中产生一个摆动信号。例如，所述摆动是频率调制的，并且诸如地址、时间代码或卷绕信息之类的位置信息在该调制中进行编码。在US 4901300(PHN12.398)中可以找到以这种方式提供位置信息的可重写CD系统的说明。伺服图案还可以由，例如，规则分布的子图案构成，该子图案周期性地产生跟踪信号。此外，该伺服图案可以包括预刻沟槽旁边的平面区域的修改，例如，具有特定图案的平面预制凹坑的波动预刻沟槽，用于象DVD-RW中那样对位置信息进行编码。
伺服轨道的变化包括相当大一部分的单调摆动，即所谓的非调制部分。此外，所述伺服轨道具有相对较小的部分：其中摆动的频率和/或相位不同于预定的摆动频率，称为调制部分。在本文中，结合了任何附加的码元编码信息的任何周期性的伺服图案都称为伺服轨道，它具有物理参数按照预定频率的周期性变化，或摆动，该摆动具有调制部分。
附图2表示双相摆动调制。上面的轨迹表示用于字同步图案的摆动调制，第二和第三轨迹表示用于地址的数据位的摆动调制，全部调制称为预刻沟槽中的地址(Address In Pregroove)(ADIP)。预定的相位图案用于表示同步符号(ADI P位同步)和完整地址字的同步(ADIP字同步)，并用于各个数据位(ADIP数据＝‘0’和ADIP数据＝‘1’)。ADIP位同步是由单个反相摆动(摆动#0)表示的。ADIP字同步是由紧跟在所述ADIP位同步之后的三个反相摆动表示的，但是在这个区域内(摆动#1到3)数据位具有非反相摆动。ADIP数据区包括多个摆动周期，为这些摆动周期赋值以表示一个数据位，在该图中这些摆动周期标号为4到7(＝摆动#4到7)。ADIP数据区的前半部分中的摆动相位与该区的后半部分中的摆动的相位相反。这样，每一位是由具有不同摆动相位的两个子区域表示的，即，所谓的双相。数据位按如下方式进行调制：ADIP数据＝‘0’是由两个非反相摆动后跟两个反相摆动表示的，而ADIP数据＝‘1’正好相反。在本实施例中，对数据位的调制是完全对称的，为两个数据位值给出了相等的误差概率。不过，也可以使用摆动和反相摆动的其它组合方式或其它相位值。在一个实施例中，在ADIP字同步之后使用了一个预定的调制方式，表示‘空’，而不是数据位。在该第一个数据位之后，可以使用单调摆动，或者也可以在其后继续进行其它数据位的编码。最好大部分摆动是未经调制的(即，具有标称相位)，以确保检测器中的PLL的轻松锁定和稳定输出；在本实施例中，所述8个可能调制的摆动后面跟着85个未调制的(即，单调的)摆动(摆动#8到92)。PLL的输出频率必须尽可能地稳定，因为在写入期间，写入时钟是从PLL输出中获得的。
附图3表示MSK摆动调制。最小频移键控(MSK)调制使用第一图案31传送第一位值，并使用第二图案32传送第二位值。图案31和32进一步的组合图案可用于传送同步信息。每个MSK图案具有至少一个完整摆动周期的中心部分，第一图案中的中心部分34处于非反相状态，而第二图案中的中心部分37是反相的。每个MSK图案还具有一个起始部分和一个结束部分。左侧的MSK图案具有一个起始部分33和一个结束部分35，恰好为一个摆动周期。右侧的MSK图案具有一个起始部分36，其通过具有1.5倍摆动频率的频率，即，通过在一个摆动频率周期中具有3个半正弦周期，而使相位反转。结束部分相当于将相位重新反转到非反相状态。MSK数据位的检测主要根据对中心部分的检测，因为在这两种图案之间，它们的中心部分表现出最大的差值。此外，也可以利用未调制起始部分33和调制起始部分36、以及未调制结束部分35和调制结束部分38之间的差值进行检测，在与中心部分进行比较时，这些差值的总长度被估计为有效检测强度的50％。可以使用MSK编码方法在预刻沟槽摆动中对地址位进行编码，不过对于大部分摆动周期而言，预刻沟槽摆动不需要进行调制。需要大部分未调制的摆动来可靠地控制盘的转动速度和/或记录处理的写入时钟。
在可重写光盘上，对存储大量永久性信息的需要也许会更多，例如，用于复制保护和数字版权管理(digital rights management)的目的的信息。这样的例子是媒体密钥块(MKB)和授权密钥块(enabling key blocks)(EKB)，它们典型地具有几MB的大小。这种永久性信息应当预先刻录在盘上。在仅有槽的格式中，为了优化相变记录的性能，会将那些槽制作得很浅，在这种情况下，会产生一些问题。如果随后想在盘上通过直接刻录凹坑来存储永久性信息，那么这些凹坑会与那些槽一样浅，并因此只能生成很小的信号，使用标准方法很难或几乎不可能检测到这些信号。一种解决方案是将凹坑制作得比槽深，以增强信号，不过这样会使制造变的困难和昂贵。另一种可选方案是使用切向推挽信道对浅凹坑进行检测，这种方法对于浅结构来说比传统的中央孔径信道要更加灵敏。不过，在光记录中，这种信道的检测是不标准的，而且尚不清楚这一备选方案的实际应用如何。
所提出的解决方案是，增强径向推挽(RPP)信道来在可重写盘上存储永久性数据。而且已经出现在使用预刻沟槽的记录系统中的RPP检测系统对于浅槽结构比中央孔径信道更加灵敏。RPP信道已经在用于摆动检测的驱动器中使用了。而且，可以使用用于控制摆动的同样的控制设备来刻录永久性信息。以足够的速率对数据进行编码的任何类型的调制方式都可以用于所述增强了的RPP信道。在记录载体上，预刻沟槽具有用于存储数据的部分，该部分只使用摆动调制对地址位进行编码，例如前面参照附图2或附图3所介绍的。此外，该记录载体还具有一个管理区，在这个区中，预刻沟槽配备了所述增强的调制方式。该增强的调制方式可以具有适当的类型，该类型不同于对地址数据进行编码的低数据密度调制。为了能够以足够的速率读出所述永久性信息，线密度应当足够高。因此，象地址信息那样以摆动方式来同样存储这一永久性信息是不可取的。可以选用较高的摆动频率，这提高了速率，不过仅与频率的增加成比例。应当注意的是，所述管理区可以被保留仅用于存储永久性数据，即，不在该区域中记录用户数据。在这种情况下，将不允许驱动器使用RLL摆动在该区域中写入。因此在选择调制类型上就有了更多的自由，这是因为与用户数据之间没有干扰。适当有效的调制类型是下面将要介绍的直接数字调制。
附图4表示直接数字调制。在调制的预刻沟槽41的下面示意性地示出了一个数据位流42，这里阴影区表示凹槽。直接数字调制预刻沟槽41是以下述方式调制的：向一侧横向移动该轨道，如区域44所示，以表示0，而向另一侧移动，如区域43所示，表示1。可选择的，从一侧向另一侧的转变可以表示1，而没有转变则表示0。在一个实施例中，使用游程长度受限(RLL)编码对永久性数据进行调制。RLL编码具有相同值的连续位单元的最小长度d。最理想的情况是约束条件d＝0，以实现最高密度，这是由于RPP信道不受光衍射的限制。于是在RPP中检测到的信号类似于摆动的形状，从而能够使用非常类似于用于从中央孔径信道中检测高频数据的那种电路的电路进行检测。在一个实施例中，管理区中相邻轨道之间的串扰得到了减小。这可以通过交替布置经数据解调的轨道和未经数据解调的轨道来实现。在一个实施例中，在管理区中的轨道间距可以选取为不同于可重写区中的轨道间距，以优化推挽信号，并从而优化摆动信号。
在一个实际的实施例中，横向调制的幅度是例如10到40nm，并且一位的长度可以等于320nm到640nm。该位的长度可以被选定为相应于一定数量的用户数据位长度T，例如4T或8T。对RLL编码有利的是，使用与主用户数据相同的RLL编码可以将d、k约束条件选为d＝1和k＝7，，并且位长度选为2T，结果在所得到的直接数字调制中得到了最小长度为4T的标记。
附图5表示一种用于扫描记录载体1的读取装置。光盘上的信息的写入和读取以及格式化、纠错和信道编码规则，在本领域中是公知的，例如，从一个CD系统中就可以获知。附图5的装置是为读取记录载体1而设计的，该记录载体与附图1中示出的记录载体相同。该装置装配有一个用于扫描记录载体上的轨道的读取头52和读取控制装置，该读取控制装置包括用于转动记录载体1的驱动单元55，包括例如信道解码器和纠错器的读取电路53、跟踪单元51和系统控制单元56。所述读取头包括通常类型的光学元件，用于通过由光学元件引导的辐射束65来产生聚焦在记录载体的记录层的轨道上的射束光点66。射线束65是由射线源产生的，该射线源65例如是一个激光二极管。所述读取头还包括一个用于在记录层上聚焦辐射束65的聚焦致动器和一个用于在径向上将光点66精确定位在轨道的中央的跟踪致动器59。该设备具有一个用于在径向上将读取头52粗略地定位在轨道上的定位单元54。跟踪致动器59可以包括用于在径向上移动光学元件的线圈，或者可以安排成用于改变反射元件的角度，该反射元件位于读取头的可移动部分上或当部分光学系统安装在一个固定位置时位于一个固定位置的部分上。由具有普通形式的检测器(例如四象限二极管)对记录层反射的射线进行检测，以产生检测器信号57，该信号包括读取信号、跟踪误差和聚焦误差信号。跟踪单元51与读取头相连接，以从该读取头接收跟踪误差信号并控制所述跟踪致动器59。在读取期间，在读取电路53中将读取信号转换成输出信息，由箭头64表示。该设备装配有一个解调器50，用于在扫描记录载体的伺服轨道时，从包含在检测器信号57中的摆动信号中检测并恢复地址信息。该设备还配备有一个系统控制单元56，用于从控制计算机系统或从用户接收命令，并用于通过控制线58(例如与驱动单元55、定位单元54、解调器50、跟踪单元51以及读取电路53相连接的系统总线)对该设备进行控制。为此，系统控制单元包括控制电路，例如微处理器、程序存储器和控制门电路，以执行下面将要介绍的过程。还可以将该系统控制单元56实现为逻辑电路中的状态机。将所述读取装置设置为用于读取具有周期性变化(例如连续摆动)的轨道的盘。将所述读取控制单元设置为用于检测该周期性变化并用于根据其变化从轨道上读取预定数量的数据。具体来讲，将解调器50设置为从得自调制摆动的调制信号中读取位置信息。该解调器50具有一个检测单元，用于在摆动信号中预设的同步点上开始检测调制摆动。该解调器还具有一个字检测单元，用于恢复地址信息的字。该字的开始是通过在一长串非调制摆动之后的一个字同步信号检测到的。数据位的出现和其值是根据调制摆动检测到的。此外，该设备还具有一个不同类型的第二解调器67，用于对来自管理区域的永久性数据进行解调。其解调函数相应于对记录载体应用的调制类型，例如参照附图4介绍的直接数字调制。在系统控制单元56的控制下，头52定位在记录载体的管理区上方，如前面参照附图3和附图4所介绍的。按照所使用的编码方案，例如RLL编码，对永久性数据进行解调。
附图6表示一种用于在按照本发明的记录载体上写入信息的设备，该记录载体是可(重)写入的，例如以磁光或光方式(通过相变或染料)借助电磁射线束65写入。该设备也配备了读取功能，并且与前面参照附图5介绍的用于读取的设备包括相同的元件，只是它具有一个写入/读取头62，并且还包括记录控制装置，该记录控制装置包括与所述读取控制装置相同的元件，只是还有一个包含例如格式器、一个误差编码器和一个信道编码器的写入电路60。所述写入/读取头62具有与所述读取头52相同的功能，以及写入功能，并且与写入电路60相连。按照格式化和编码规则在逻辑和物理扇区上对提交给写入电路60的输入端的信息(由箭头63表示)进行分配，并为写入/读取头62将该信息转换为写入信号61。将系统控制单元56设置为用于控制写入电路60并用于执行位置信息恢复和定位过程，如上面针对读取设备所介绍的。在写入操作期间，在记录载体上形成表示信息的标记。将记录控制装置设置为用于检测周期性变化，例如通过将一个锁相环路锁定在其周期上。解调器50是前面参照附图5介绍过的解调器。
虽然通过使用摆动调制的实施例对本发明进行了说明，但是也可以对轨道的其它任何适当的参数进行调制，例如轨道宽度。而且对于记录载体，虽然已经介绍了光盘，但是也可以使用其它的介质，例如磁盘或磁带。注意，在本文中，措辞“包含”除了所列出的以外，并不排除其它元件或步骤的存在，而一个元件前的词“一”或“一个”并不排除存在多个这样的元件，还请注意，任何附图标记都不得限制权利要求的范围，借助硬件和软件皆可实现本发明，几个“装置”可由同一硬件项所表示。此外，本发明的范围并不局限于这些实施例，本发明的贡献在于前面所介绍的每个和各个新颖的特征或这些特征的组合。

Claims (10)

1.制造一种记录载体的方法，包括：
为所述记录载体提供伺服轨道(4)，指示用于记录由第一物理参数的变化所表示的信息块的信息轨道(9)，所述第一物理参数的变化构成了能够经由读取信号来光学读取的标记；
为所述伺服轨道(4)提供第二物理参数的变化，所述第二物理参数的变化能够经由不同于所述读取信号的伺服信号来检测，所述第二物理参数的变化包括预定频率的周期性变化，而且所述周期性变化具有按照预定类型的调制对位置信息进行编码的调制部分，其中所述预定类型的调制是频率或相位调制类型；
其特征在于，所述记录载体包括管理区，在该管理区中所述伺服轨道包括由所述物理参数的另外的变化所表示的永久性数据，该另外的变化不同于所述周期性变化，而且该另外的变化是按照不同类型的调制进行的，所述不同类型的调制提供了比所述预定类型的调制更高的数据速率，而且所述不同类型的调制是直接数字调制，其中位的逻辑值由伺服轨道在横向上的位移表示。
2.按照权利要求1所述的方法，其中根据所述预定类型的调制，所述伺服轨道的变化包括相对大部分的单调摆动以及其中摆动的频率和/或相位偏离预定的摆动频率的相对小部分。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中根据所述不同类型的调制，从在一侧横向移动的轨道到在另一侧横向移动的轨道的转变表示1，而没有转变表示0。
4.按照权利要求3所述的方法，其中所述直接数字调制是一个游程长度受限调制(RLL)。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其中所述永久性数据包括用于复制保护和/或数字版权管理的密钥块。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其中所述管理区不被用于记录信息。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其中所述管理区中相邻轨道之间的轨道间距大于由所述伺服轨道覆盖的所述记录载体区域中的轨道间距，所述伺服轨道指示用于记录信息块的信息轨道(9)。
8.记录和/或重放设备，包括用于在记录载体上的信息轨道(9)中写入和/或读取由构成标记的第一物理参数的变化表示的信息块的装置，所述记录载体包括指示所述信息轨道(9)的伺服轨道(4)，所述设备包括检测器，用于生成由所述第一物理参数的变化生成的读取信号和由所述伺服轨道的第二物理参数的变化生成的伺服信号，所述伺服信号不同于所述读取信号，所述设备还包括用于扫描所述伺服轨道(4)的装置和用于从预定频率的所述伺服信号的周期性变化中恢复位置信息的解调装置，所述周期性变化具有按照预定类型的调制对位置信息进行编码的调制部分，其中所述预定类型的调制是频率或相位调制类型，所述解调装置用于解调周期性变化的频率或者相位调制，其特征在于，所述设备包括一不同类型的另外的解调装置，用于从管理区中恢复永久性数据，在该管理区中，所述伺服轨道包括由所述第二物理参数的另外的变化所表示的该永久数据，该另外的变化不同于所述周期性变化，而且该另外的变化是按照所述不同类型的调制进行的，所述不同类型的调制提供了比所述预定类型的调制更高的数据速率，而且所述不同类型的调制是直接数字调制，其中位的逻辑值由伺服轨道在横向上的位移表示。
9.按照权利要求8所述的设备，其中所述另外的解调装置适于解调所述不同类型的调制，其中从在一侧横向移动的轨道到在另一侧横向移动的轨道的转变表示1，而没有转变表示0。
10.按照权利要求8所述的设备，其中所述另外的解调装置用于对游程长度受限调制(RLL)进行解码。
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