CN1173705A - 光记录介质、记录/再现光记录介质的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尽管道距狭窄,仍能准确地得到地址信息或光盘旋转控制信息,并提供了高密度记录信号的光记录介质,以及一种记录和/或再现这种光记录介质的方法和装置。这种光记录介质具有摆动槽和以预置的间隔形成在摆动槽圈之间区域内的凹坑。记录/再现方法包括用槽摆动信号控制光记录介质的旋转,用从凹坑检测到的凹坑信号的检测记录信号在光记录介质上的位置。本发明还提供了一种利用上述方法的装置。

Description

光记录介质、记录/再现光记录介质的方法和装置
本发明涉及一种具有摆动槽(wobbled groove)的光记录介质，尤其涉及一种高密度记录信号的新颖的光记录介质。本发明还涉及一种记录和/或再现这种光记录介质的方法和装置。
用于例如所谓可写小型光盘(compact disc recordalbe，CD-R)系统的CD-R盘具有摆动槽。通过调制摆动信号记录包括地址信息在内的扇区信息。
具体地说，在CD-R记录和/或再现装置中，把记录和/或再现光点会聚合于槽上来检测载波为22kHz的摆动信号。通过FM解调摆动信号来检测包括地址信息的数据串。
在地址排列在扇区的导入端的系统中，地址信息和记录信息分时记录，所以记录的信号变成不连续信号。用本系统，数据可以连续记录。该特征对于重点放在与信号连续记录的只读光盘可互换的应用上是有价值的。
在通过调制摆动信号来记录地址信息的方法中，如果相邻槽之间的距离，即光道间距减小，则摆动信号从相邻槽的泄漏就增加，因此，降低了摆动信号的S/N比(信噪比)。不仅不能正确地解调地址信息，而且旋转控制光盘所需的摆动信号的载波也变得难以检测，这妨碍了对盘进行旋转控制。
由于必须减小道距以高密度地记录信号，因此尽管道距很窄，还是必须正确地再现地址信息。
而且，在上述系统中，从再现地址信息取得的盘上的记录和/或再现点其位置的正确性，依赖于在载波频率并且基本上是在载波的波长的数量级上。另一方面，载波频率(即摆动频率)需要选择成较低值，以避免对记录信号的不利影响。在CD-R的情况下，摆动频率为22kHz，在盘上的波长为54μm。
如果数据是不连续地记录的，即有间断，并且数据接着记录在非记录部分上，则必需把数据记录在盘的正确位置上。如果不能进行正确的记录，则需要提供所谓的间隙以吸收从一个记录数据单位到另一个记录数据单位的记录位置的误差，避免记录数据之间重叠。
由于间隙减小了光盘的记录容量，所以间隙长度需要尽可能地减小。然而，上述的准确度不够。
因此，本发明的目的在于提供一种光记录介质，在这种记录介质中，尽管道距较窄，但仍能正确地获得地址信息和光盘旋转控制信息，使得信号能高密度地记录。
本发明的另一目的在于提供一种记录/再现光盘的方法和装置。
在一个方面，本发明提供一种具有摆动槽的光记录介质，凹坑以预置的间隔形成在摆动槽圈之间的区域内。
在另一方面，本发明提供一种记录和/或再现具有摆动槽的光记录介质信号的方法，凹坑以预置的间隔形成在摆动槽转圈之间的区域内。记录方法包括用从槽得到的摆动信号控制光记录介质的旋转，用从凹坑检测到的凹坑信号检测记录信号在光记录介质上的位置。
在另一方面，本发明提供一种记录和/或再现装置，它包括具有摆动槽和以预置的间隔形成在摆动槽圈之间的区域内的凹坑的光记录介质、检测所述槽的摆动信号的检测装置以及检测凹坑的凹坑信号的检测装置，其中由从槽检测到的摆动信号控制光记录介质的旋转，用从凹检测到的凹坑信号检测记录信号在光记录介质上的位置。
采用本发明的上述结构，尽管道距较窄，但仍能正确地获得地址信息和光记录介质的旋转控制信息，因此有助于高密度记录。
同时还可以改进光记录介质的响应速度和旋转控制的可靠性。例如，如果仅由台阶预刻凹坑(land pre-pit)来控制CLV盘的旋转，假如由于随机访问造成线速度的显著变化，则暂时不能检测到这些预刻凹坑，所以要消耗大量的时间，一直到再次检测到预刻凹坑，恢复旋转控制为止。同时利用摆动凹坑和凹坑信号解决了这一不便之处。
另外，本发明可以更准确地取得地址信息，并具有比传统技术更高的时间精度。
而且，对于本发明的光记录介质，如果用单光束光点来读取摆动信号和地址信号，则可以检测到全部对应于记录信号的重放信号、伺服信号(聚焦伺服和跟踪伺服信号)、摆动信号和地址信号，因此简化了记录/再现装置，并使记录/再现装置的制造成本降低。
图1是凹坑形成在摆动中心线的例子的示意图。
图2是摆动量最大，并且凹坑已形成在靠近相邻槽位置上的例子的示意图。
图3是在实施本发明的光记录介质内的槽和凹坑一例的主要部分的示意性平面图。
图4是从一凹坑获得的脉冲信号的波形图。
图5示出了同步型式和数据凹坑的一般调制。
图6示出了地址信息记录格式的例子。
图7是信号再现电路的例子的电路图。
图8是当摆动信号频率和凹坑信号频率彼此为整数倍关系时重放信号一例的波形图。
图9是当摆动信号和凹坑信号彼此同相时重放信号一例的波形图。
图10是在摆动信号和凹坑信号内都记录同步信号的重放信号一例的波形图。
图11是当摆动信号和凹坑信号彼此同相时的时序图。
图12是再现装置内的重放电路一例的方框图。
图13是当在摆动信号和凹坑信号内记录同步信号时的时序图。
图14是把预刻凹坑串导入端判别信号作为摆动信号插入时的时序图。
图15是槽和凹坑的一种改进的示意性平面图。
根据本发明的光记录介质具有摆动的预刻槽，凹坑以预置的间隔形成在这些槽之间限定的区域内。把槽的摆动信号和凹坑的凹坑信号结合，以进行高密度记录。
凹坑形成在相邻槽之间限定的区域内，即台阶(land)上。这些凹坑可以是一般凹坑的形式，或者可以连续地形成在相邻槽之间，作为互连相邻台阶的台阶中的切口。
这些凹坑包含包括同步凹坑或者地址凹坑在内的扇区信息，地址信息从扇区信息获得。然而，在本发明中，该扇区信息并不总是必需的，从而只需提供同步凹坑或者地址凹坑。同步凹坑表示扇区信息的开始位置，由两个彼此靠近的凹坑形成，或者形成为具有凹坑长度与其它凹坑长度不同的凹坑，因此由于它们与余下的凹坑不同而可以检测到它们。
另一方面，槽可以具有单一频率的摆动信号，或者可以具有已由调制记录有地址数据的扇区信息。
扇区信息是与记录数据的扇区或者一组记录数据扇区的一个簇相关联的信号，扇区信号包括同步信号和/或地址数据。
上述槽或凹坑可以可选择组合的方式使用，例如，具有单一频率摆动信号的槽与同步凹坑或者地址凹坑的组合，具有为记录扇区信息(诸如同步信号或者地址数据)而调制的摆动信号的槽与同步凹坑或地址凹坑组合，或者具有记录扇区信息而调制的摆动信号的槽与预置间隔的凹坑的组合都可以使用。
在这些组合中，如果使用具有单一频率的摆动信号的槽与同步凹坑或地址凹坑组合，则同步信息和地址信息可以由这些同步凹坑和地址凹坑可靠地产生，而光盘旋转控制信息则肯定可以由摆动信号产生。
如果摆动信号是单频信号，任何来自一相邻槽的泄漏信号的频率与检测用的信号频率严格一致，所以泄漏的影响取检测用的摆动信号幅度作缓慢变化的形式，因此不容易检测到检测用的单一频率。
如果使用具有为记录扇区信息(诸如同步信号或地址数据)而调制的摆动信号的槽，与同步凹坑或地址凹坑的组合，就可以在槽和凹坑内双份记录同步信息或地址信息，因此保证了提高的准确度的可靠性。
如果，当使用槽和凹坑的组合时，凹坑位置相对于槽随机形成，则担心得到的重放信号的信号电平随凹坑位置变化，使得难以正确地检测凹坑。还担心再现装置中产生时钟的电路结构变得复杂。
为了克服该缺点，理想的是如下式所确定的，使摆动频率fw(平均频率)与凹坑频率fp之间的关系成整数倍关系：
M fx＝N fp
其中M和N为整数。
用不同的话来说，摆动周期Tw与凹坑周期Tp彼此成整数关系：
M Tw＝N Tp
其中M和N为整数。
同时，摆动周期Tw为平均摆动周期，凹坑周期Tp为一间隔，如果凹坑以等于多倍预置间隔的一间隔形成，则它等于该预置的整数倍间隔。另一方面，如果两连续凹坑为同步凹坑，则认为这两个凹坑为单个凹坑，在设置凹坑周期Tp时忽略这两个凹坑之间的间隔。
如果摆动频率fw与凹坑频率fp如上所述彼此成整数倍关系，则可以把基准时钟统一成一个，或者使用单个压控振荡器，因此，简化了记录和/或再现装置的时钟发生电路。
另外，可以利用PLL从摆动信号产生与凹坑周期同步的信号，从而能正确地检测凹坑。
另一种做法，摆动相位与凹坑相位可以彼此匹配，以进行正确的凹坑检测。
即，通过把凹坑位置与摆动的预置相位相关联，并且以不变的摆动量(槽的曲折量度)形成凹坑，可以稳定凹坑检测信号，以正确地检测凹坑。
在这种情况下，如图1所示，凹坑P可以形成于槽G的摆动中心位置(对应于最小摆动量的位置)处。另一种做法，如图2所示，也可把凹坑P形成在靠近相邻槽、对应于最大摆动量的位置上。在前一种情况下，来自其它槽的干扰最小，而在后一情况下，仅用没有除去摆动信号分量的信号电平就能检测凹坑。
如果把包括同步信息或地址信息的扇区信息记录在摆动信号内，并且凹坑包括了诸如同步凹坑或地址凹坑的扇区信息，则理想的是摆动信号的同步信息和扇区信息，尤其是同步凹坑彼此成预置的位置关系。例如，摆动的同步信号沿再现方向在领先同步凹坑一个凹坑周期内记录。
通过前面对摆动信号的凹坑地址同步部分的位置的理解，可以更正确地检测凹坑地址同步，因此可以更可靠地读出凹坑地址。
对于记录/再现上述的光记录介质，利用从摆动槽检测到的信号控制光盘旋转，用从形成在台阶上的凹坑检测到的信息控制记录信号的位置。
利用推挽(push-pull)方法，用同一光束的光点可以同时读出摆动信号和凹坑信号，简化了记录/再现装置的结构。
现在参照附图，更详细地解释本发明的较佳实施例。
第一实施例
本实施例的光盘为一次写入型盘，直径为12厘米，它具有有机染料记录膜，在该记录膜上可以用波长为636nm的激光束进行记录。
光盘由聚碳酸酯制成，通过注射成形做出导槽和导槽相邻圈之间的台阶。
槽的厚度约为.25μm，深度约为70nm，从内圈向外圈形成连续的螺旋槽，凹的间隔或者轨距约为0.74μm。
单一频率的摆动信号作为控制光盘每分钟转数和记录信号的时钟频率的信息加以记录。摆动意味着槽沿盘径向稍稍弯曲。
在本实施例中，弯曲宽度为20nm，弯曲周期约为30μm。因此，如果光盘以3.5米/秒的线速度旋转以再现摆动信号，则频率约为120kHz。
在槽的相邻圈之间的台阶上，形成有用于记录地址信息的凹坑(地址槽)，如导槽一样，槽宽度约为0.3μm，深度约为70nm。
参见图3，图3示意性地示出了导槽和地址凹坑，地址凹坑2以预置的间隔形在摆动导槽1的相邻圈之间的区域内。地址凹坑2连续地在槽的相邻圈之间形成，作为沿光盘的径向延伸的槽。
地址凹坑与信息的1/0相关联，以约为0.2mm的间隔形成。即，在对应于信息1的位置上形成地址凹坑，而在对应于信息0的位置上不形成地址凹坑。因此，有无地址凹坑相应于信息的1/0。
图4示出了光束B的光点沿槽扫描获得的信号。具体地说，由内圈侧地址凹坑获得一种极性的脉冲，，而由外圈侧地址凹坑获得另一种极性的脉冲。只要根据这两种脉冲之一检测地址信息就可以了。
在本记录系统中，可以假设如果信息的0连续产生，则持续产生没有地址凹坑的状态，造成难以检测到地址凹坑。在本实施例中，对记录信息事先进行双相调制，相邻的0数最大为2。
然而，由于在同步信号内设置有超出规定的型式000111，以便于对同步信号的检测，则在同步信号范围内存在这样一个部分，在该部分上对于三个连续的通道位不记录地址凹坑。
图5示出了数据位调制的和同步形式的例子。同步型为0110001110001110，因此，含有三个连续的0和1通道位，这在调制规则内是没有的。
这样调制数据位，使0和1分别对应于1-0和0-1，所以在数据部分对于三个或者更多通道位不会连续含有1或者0。
图6示出了扇区信息的记录格式的例子。扇区信息由总计208个通道位组成，开头16个通道位表示同步型式。8字节地址数据后面跟4字节由Reed-Solomon码作误差校正奇偶位。
在本记录格式中，由于可以用四字节的奇偶位校正多至2个字节，所以如果扇区信息的208个通道位中有两个通道位有误差，则可以正确地检测出地址数据。
下面，解释上述光盘的信号再现。具体地说，解释用一个光束光点同时读出槽的摆动信号和凹坑的地址信号的方法。
参见图7，图7是信号再现电路的方框图，由会聚在槽1上的光束光点B来的返回光束通过四段PIN二极管检测器A、B、C和D进行光电转换，并进行I-V转换，以产生对应于各二极管的信号A、B、C和D。
对于这些信号，信号之和(A+B+C+D)表示记录信号的重放信号。和信号由均衡器电路11对记录、再现的频率响应进行补偿，并由二进制转换电路12转换成二进制信号，以产生重放信号，通过由相位比较器13和压控振荡器(VCO)14组成的PLL电路由该重放信号产生重放数据的时钟。
如果根据信号A、B、C和D计算A-B+C-D，则获得像散系统的聚焦误差信号。
聚焦误差信号通过相位补偿电路15送至聚焦驱动电路16，从该电路输出控制物镜聚焦位置的聚焦驱动信号。
如果根据信号A、B、C和D计算A+B-C-D，则获得推挽系统的跟踪误差信号。由于该信号为对应于沿径向槽和光束光点B的相对位置的信号，所以同时再现了槽的摆动信号。在形成地址凹坑的位置上，根据地址凹坑相对于槽是在内圈侧还是在外圈侧，检测出正脉冲或负脉冲。这些正或负脉冲类似地包括在信号(A+B-C-D)内。
首先，该信号(A+B-C-D)通过低通滤波器(LPF)17，以仅取出跟踪误差信号，把该跟踪误差信号通过相位补偿电路18送到跟踪驱动电路19，以输出跟踪驱动信号。
为了检测由地址凹坑产生的脉冲信号，用高通滤波器(HPF)20来抑制小于130kH的信号，以避免由例如摆动弯曲引起的低频范围的噪声的影响。
由于摆动信号为窄带信号，所以可以利用能通过窄带的带通滤波器(BPF)21获得S/N比最佳的摆动信号。二进制转换电路22把得到的摆动信号转换成二进制信号。频率比较器电路23把得到的双电平数据与基准频率比较，产生主轴电动机的控制信号。
如上所述，本实施例可以利用一个四段PIN二极管检测器产生信号再现所需的所有信号。
第二实施例
在本实施例中，说明摆动凹坑的各种组合。
在第一个例子中，说明单频摆动和与摆动信号的频率具有整数关系的凹坑。
图8示出了在这种情况下获得的信号，根据该图，可以看出，在等于整数个摆动信号Sw的周期Tw的时间间隔处检测到凹坑信号Sp，即在等于整数个凹坑周期Tp的时间间隔处检测到凹坑信号Sp。
在第二个例子中，凹坑与调制的摆动信号同相形成。在本例中，凹坑形成在靠近相邻槽的位置上，对应于最大摆动。如图9所示，凹坑信号Sp位于摆动信号Sw的顶点，并且只有根据凹坑信号Sp的信号电平才能检测到凹坑。
在图9中，凹坑信号Sp由形成在槽内圈侧上的凹坑在跟踪期间产生。另一方面，凹坑信号Sp’由形成在槽外圈侧的凹坑产生。
在第一个例子中，在用高通滤波器从凹坑信号中除去了摆动信号后检测到凹坑信号。在本例中，使摆动信号通过高通滤波器，通过把包括摆动信号的凹坑信号Sp与检测电平L比较检测出凹坑。其原因在于，如果摆动信号的频带接近凹坑信号的频带，则可以想象，用高通滤波器来进行频率分离将遇到困难。
在本例中，槽的内圈侧上的凹坑在对应于朝向内圈的槽的最大摆动的位置处被记录。在这种情况下，外圈侧的凹坑形成在朝向外圈侧相邻槽的内圈侧的最大摆动位置处。
槽的指定一圈的摆动信号和相邻一圈的摆动信号不必彼此一致。因此，如果内圈侧凹坑的凹坑信号Sp位于对应于摆动信号的值不变的位置处，则与槽的另一外圈相关地记录的外圈侧凹坑的凹坑信号Sp’位于与摆动信号不相关的位置处。
参见图9，形成在与摆动信号不相关的位置处的外圈侧凹坑的凹坑信号的峰值逐点变化，而记录在不变摆动位置处的内圈侧凹坑的凹坑信号Sp的峰值是不变的。
如果峰值恒定，尽管凹坑信号的幅值变化，但用简单的峰值保持电路就可以容易地检测出峰值，所以，利用检测到的峰值，就可以把凹坑检测电平保持在最佳的电平上，以便进行稳定的凹坑检测。这对于摆动量基本上不变地形成凹坑的情况是一优点。
而且，由于凹坑信号Sp位于摆动信号Sw的顶点，所以可以容忍的检测电平的变化宽度最大。这对于凹坑位置对应于最大摆动并靠近相邻槽的情况是一优点。
图10示出了同步信号Sws记录在摆动信号内，并且与同步凹坑Ssp组合的例子。
在这种情况下，可以预先从摆动信号的同步信号Sws知道同步凹坑Ssp的位置，以保证更加可靠地检测到同步凹坑Ssp。从上述摆动和凹坑的各种组合中将得到下面的优点。
首先，说明摆动相位与凹坑同相的情况。
图11示出了从这种光盘获得的重放信号。重放信号由摆动信号Sw和受到噪声分量Sn影响的凹坑信号Sp组成。
图12以框图形式示出了再现摆动信号和凹坑信号的再现装置。
在该再现装置中，摆动信号Sw通过带通滤波器31馈送到二进制转换电路32，而凹坑信号Sp通过高通滤波器33馈送到二进制转换电路34，以转换成各自的二进制信号。
如图11B所示，二进制转换电路34输出凹坑信号Sp和噪声分量Sn。
还进一步把摆动信号Sw送到相位比较器35，以与由压控振荡器36的振荡频率的1/100分频器37和1/M分频器38进行1/M×100分频获得的信号进行相位比较。用相位比较器35检测到的相信息控制压控振荡器35，形成锁相环，结果，压控振荡器36输出相当于(M×100)乘以摆动信号频率Fw的频率Fo。
如果摆动频率Fw与凹坑频率Fp之间的关系为Fw×M＝Fp×N，则由Fo＝Fw×(M×100)给出的压控振荡器36的振荡频率等于(N×100)乘以凹坑频率Fp。
因此，用1(N×100)计数器39对压控振荡器36的输出进行分频，将获得图11C所示的相位信息，并把该相位信息输出到凹坑相位检测内插电路40。
对图11C所示的相位信息和二进制转换电路34的输出进行“与”运算，如图11D所示，可以消去噪声分量，所以将输出如图11E所示的位数据时钟和图11F所示的位数据。
现在说明同步(sync)信号记录在摆动信号中并与同步凹坑组合的例子。
参见图13，对于由(a)示出的摆动信号进行调频，并进行解调，以得到由(b)所示的信号。另一方面，在(c)所示的摆动同步之后直接排列预置位pre-bit的同步，则在摆动同步检测之后可以检测到预置位同步。
摆动本身并不如预制凹坑(pre-pit)那样精确。然而，用不由预制凹坑提供而由系统提供预制凹坑保护，可以改善预刻凹坑信号本身的安全性。
作为不同于选通的使用方法，如图14所示，预刻凹坑串的导入端判别信号可以由摆动插入。
其结果是不必用预制刻凹坑形成同步型式，因而提高了预制凹坑的准确度。由于不必检测预制凹坑同步型式，所以可以节省电路。另外，有控制电路是双份的，所以提高了可靠性。
虽然上面已对本发明的较佳实施例进行了描述，但应注意，本发明不限于这些例示的实施例，而可以包含各种改动或者组合。
例如，地址凹坑2可以设计成一般的凹坑。
如果扇区信息记录在摆动信号和凹坑两者之上，则它们可以彼此独立使用。例如，在记录信号之前可以利用凹坑的地址信息，在记录信号之后可以利用摆动信号的调制状态中记录的地址信息。

Claims (20)

1、一种光记录介质，其特征在于，具有摆动槽和以预置的间隔形成在摆动槽圈之间的区域上的凹坑。
2、如权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，摆动频率fw与凹坑频率fp满足下列关系：
M fw＝N fp
其中M和N为整数。
3、如权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，凹坑形成在基本上不变的摆动位置处。
4、如权利要求3所述的光记录介质，其特征在于，凹坑形成在基本上摆动最小的位置处。
5、如权利要求3所述的光记录介质，其特征在于，凹坑形成在靠近槽相邻圈的基本上摆动最大的位置处。
6、如权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，凹坑径向连续形成在槽相邻圈之间。
7、如权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，摆动为单一频率摆动。
8、如权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，扇区信息由凹坑记录。
9、如权利要求8所述的光记录介质，其特征在于，所述凹坑具有同步凹坑和/或地址凹坑。
10、如权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，扇区信息通过调制摆动信号记录在槽中。
11、如权利要求10所述的光记录介质，其特征在于，扇区信息包括同步信息和/或地址数据。
12、如权利要求8所述的光记录介质，其特征在于，扇区信息通过调制摆动信号记录在槽中。
13、如权利要求12所述的光记录介质，其特征在于，扇区信息包括同步信息和/或地址数据。
14、如权利要求12所述的光记录介质，其特征在于，摆动信号的扇区信息与凹坑的扇区信息的位置关系不变。
15、如权利要求14所述的光记录介质，其特征在于，包括在摆动信号的扇区信息内的同步信号沿信号再现方向领前于凹坑扇区信息。
16、如权利要求15所述的光记录介质，其特征在于，包括在摆动信号的扇区信息内的同步信号的位置在同步凹坑的一个凹坑周期内。
17、一种对光记录介质记录和/或再现信号的方法，所述光记录介质具有摆动槽和以预置的间隔形成在摆动槽圈之间的区域内的凹坑，其特征在于，所述方法包含：
用槽的摆动信号控制光记录介质的旋转，以及
用从凹坑检测到的凹坑信号检测记录信号在光记录介质上的位置。
18、如权利要求17所述的光记录介质的记录和/或再现方法，其特征在于，以推挽方法用单光束光点同时读出摆动信号和凹坑信号。
19、一种记录和/或再现装置，其特征在于，包含：
光记录介质，具有摆动槽和凹坑以预置的间隔形成在摆动槽的转圈之间的区域内的凹坑；
用于检测所述槽的摆动信号的检测装置；以及
用于检测凹坑的凹坑信号的检测装置，
其中，由从槽检测到的摆动信号控制光记录介质的旋转，用从凹坑检测到的凹坑信号检测记录信号在光记录介质上的位置。
20、如权利要求19所述的记录和/或再现装置，其特征在于，检测所述槽的摆动信号的检测所述装置和检测凹坑的凹坑信号的检测装置都是用推挽方法以单光束光点同时读出摆动信号和凹坑信号的检测装置。
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