CN1206644C - 具有区域恒定角速度摆动的光盘 - Google Patents

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Abstract

光盘(10)的可记录媒体上有凹槽(12)。凹槽(12)具有被BPSK调制的恒定角速度摆动。这种摆动(12)可以提供定时和地址信息。

Description

具有区域恒定角速度摆动的光盘
发明背景：
本发明涉及光学数据存储器，更具体地说，涉及定时和地址信息印在摆动凹槽中的光盘。
“读/写”光盘包括只允许一次写入数据的光盘和允许多次写入数据的光盘。DVD+RW光盘是允许多次写入数据的读/写类型盘。
往读/写盘上写入数据时，不希望在正被写入的数据(“新”数据)和先前写入的数据(“旧”数据)之间产生频率或相位中断。读/写驱动器在旧数据和新数据回读过程中不能忍受这种中断。在回读时，该中断会引起读取时钟和数据恢复电路的问题。因此，该中断使读/写驱动器不能有效地读取读/写盘的部分数据。
某些类型的驱动器通过使用“编辑间隙”(也被称为“连接区域”和“缓冲区域”)来克服上述问题。编辑间隙是分隔数据块的间隙。编辑间隙提供了误差容限，因而邻近的新数据不会覆盖旧数据。但是，使用编辑间隙也有缺点。因为数据不能存储在编辑间隙内，所以减小了读/写盘的存储容量。
其它类型的驱动器通过执行比特精确(bit-accurate)或无连(linkless)接编辑克服相位/频率中断问题，由此，新数据块相对于邻近旧数据块以可忽略的频率或相位中断写入。通过使用印在读/写盘上高频摆动凹槽内精确的定时信息来完成比特精确编辑。有了比特精确编辑，便不需要编辑间隙。
往读/写盘上写入新数据时，比特精确读/写驱动器调制凹槽的摆动形状以生成原始的摆动信号。锁定到原始摆动信号谐波的锁相环(PLL)可以产生摆动时钟。摆动时钟提供了非常精确的时基，它对未校准是不敏感的。数据标记的边缘高度精确地与摆动时钟的边缘对准。
发明概述：
根据本发明的一个特征，光盘可记录媒体中有凹槽。该凹槽有恒定角速度摆动。这种摆动可以减少盘回放过程中的抖动。
通过下面结合附图的详细描述，以示例说明本发明的原理，本发明的其它特征和优点将变得明显。
附图简述：
图1是DVD盘的示意图。
图2是盘上多个区域中多个摆动循环(Wobble cycle)的示意图。
图3是利用由摆动循环传输的信息的比特精确驱动器的示意图。
发明的详细说明：
如用于说明的附图所示，结合用于比特精确读/写驱动器的光盘来描述本发明。该光盘包括可记录媒体和媒体上的摆动凹槽。比特精确驱动器可以从摆动凹槽产生高度精确的定时信号。为对地址信息进行编码，凹槽的摆动被BPSK调制。选择凹槽的摆动循环的周期和空间关系以减少对盘上存储的数据进行回读期间的抖动。减少抖动增加了信噪比，还减轻误码纠错的负担。结果增大了对回读通道的其它干扰(如机械干扰，媒体缺陷产生的干扰等)的处理能力。
参照图1，相变光盘10包括涂敷有可记录媒体的硬衬底。可记录媒体可以由诸如相变材料的读/写材料构成。光盘10中有螺旋状凹槽12。可以用激光束迅速加热并冷却可记录媒体以形成具有非晶态的标记。激光束还可用来把标记从可记录媒体上擦除，其方式是把标记韧化为结晶状。数据在光盘10上表示为标记的形式。
螺旋状凹槽12具有提供定时信息的高频摆动。凹槽12沿着它的中心线呈正弦曲线状弯曲(摇摆)。低频的地址信息通过摆动的二相相移键控(BPSK)调制加在摆动上。每组连续周期摆动的相位要么正常(normal)，要么相移(例如，相移180度)。通过在正常和相移之间改变相位来传送地址信息。高频定时信号和地址信息的组合允许比特精确驱动器确定从光盘10上读出的数据块的地址。凹槽12有恒定的记录纹间距(track pitch)。
凹槽12的摆动是恒定角速度(CAV)摆动。在光盘10的回放期间，这种摆动减小抖动。
现在参照图2，图2示出凹槽12的多个摆动循环13。摆动循环13形成多个同心区，每个区包括至少一个摆动循环13的记录纹。区的边界用虚线表示(ZB)。标准DVD盘可有500个区。
每个摆动循环13用一个完整的正弦波表示。相同区内的所有摆动循环13对向相同的角度(θ1，θ2，...，θn)。尽管相同区内的摆动循环13对向相同的角度，然而不同区内的摆动循环13对向不同的角度(例如，θ1≠θ2≠θn)。例如，如果在θ1在内径而θn在外径，则θ1＞θ2＞θn。摆动循环13是空间相关的。
选择区内的摆动角度(如θ1)，以便该区内摆动循环13的平均空间周期是通道比特长度的整数倍。区内空间周期的最大偏差是该区内平均空间周期的百分比(如±1％)。总计，具有CAV摆动凹槽的盘的一个区具有与恒定线性速度(CLV)摆动凹槽的盘的一个区相同的摆动循环数(至一阶)。这样做是为了与现有ROM播放器兼容。
而且，整个光盘10的平均摆动空间周期是恒定的。因而，具有CAV摆动的凹槽和具有CLV摆动的凹槽有着相同数目的摆动循环。这也是为了与现有ROM播放器相兼容的原因。
例如，遵循DVD规格的比特精确驱动器有0.133微米标准通道比特长度。这种驱动器的DVD-ROM盘有n＝500个区。选择摆动角度(θ1，θ2，...，θn)，以便每个区内的摆动循环13的平均空间周期是p(0.133)微米，整个盘的平均空间周期是p(0.133)微米，其中8≤p≤32。当p＝32时，区内空间周期的最大偏差是4.256微米的±1％。任何两个区间的摆动空间周期的最大差为±2％。这种盘与具有CLV摆动的DVD-ROM盘有着相同的摆动循环数。
因为盘10的母片制作(master)方式，摆动被称为恒定角速度摆动。在盘的母片制作(mastering)期间，光滑的玻璃盘被涂敷光阻材料，并在伺服控制下与精确主轴转动。主轴以恒定角速度旋转。光阻材料受聚焦激光束照射而不断被转换以形成螺旋状凹槽。在照射光阻材料时，通过用电光调制器偏转激光束来形成凹槽的摆动。在照射光阻材料时，通过调制激光束的能量来对凹槽进行BPSK调制，因而可以形成180度异相的摆动循环。
凹槽形成以后，对盘进一步处理，清除被照射的光阻材料并硬化没有照射的光阻材料。用金属(通常是镍)填充所产生的凹槽。将金属层与盘分开并装在金属支撑板上以形成次母片(submaster)或压模。
使用次母片在聚碳酸脂塑料衬底上压制BPSK调制摆动凹槽。衬底被压制后，可以涂上可记录媒体。然后在可记录媒体上涂保护漆薄膜。通过衬底聚焦用于读写数据的激光。
图1和图2只是提供方便理解盘10的示意图。除了说明摆动循环的空间相关外，这些图没有按真正的比例示出盘10。例如，螺旋间距、凹槽12的厚度、摆动的频率等都没有按比例示出。
现在参照图3，图3示出比特精确读/写驱动器14。驱动器14包括控制器16、主轴马达18和旋转盘10的马达控制器20。驱动器14还包括光学传感器(OPU)22，它一般包括产生激光束B1的激光器；驱动器14还包括检测调制光束B2的装置(例如，光学装置和光检测器阵列)。光学传感器22可能还包括光推挽传感器，该传感器具有分成四个象限的检测器。每个象限产生一个基本上与入射在该象限的光功率成比例的输出信号。可以组合来自四个象限的信号以产生携带数据和定时/地址信息的回读信号(RBK)。
激光驱动器26驱动光学传感器22的激光器。处理器23接收来自光学传感器22的回读信号。
跟踪伺服和摆动检测系统24接收来自处理器23的回读信号RBK。跟踪伺服和摆动检测系统24处理回读信号，以获得地址信息并产生精确的高频定时信号。在控制器16的指令下，跟踪伺服和摆动检测系统24还能够沿盘10移动光学传感器22。跟踪伺服和摆动检测系统24包括摆动检测器24a和摆动地址解码器24b。摆动检测器24a包括用于产生摆动数据和摆动时钟的高频时钟摆动PLL。摆动PLL可使用诸如Costas环的定向判决算法，它被锁定到原始摆动信号的谐波的摆动时钟。摆动地址解码器24b把摆动时钟和摆动数据译成地址。在给受让人的美国专利No.6046968中公开摆动时钟的产生，通过引用将其描述结合在此。
数据恢复电路28也接收来自处理器23的回读信号并从回读信号(RBK)中恢复数据。数据恢复电路28包括捕获回读信号(RBK)的时间片(slice)的时间片发生器28a以及将原始时钟(clean clock)锁定到时间片发生器28a输出信号的读取时钟发生器28b。读取时钟发生器28b可以包括读取PLL。读取时钟发生器28b的输出提供了读取时钟。
解码器30对由数据恢复电路28恢复的数据进行解调(例如，已恢复的数据从16比特符号转换为8比特数据字)，把解调的数据安排到RAM 32的纠错码(ECC)块中，并在ECC块中进行纠错。经过纠错的数据送入主机8。在替代方案中，解调的数据可直接送到主机8中，由主机8进行纠错。
在写操作期间，光推挽传感器检测摆动凹槽，为跟踪伺服系统提供跟踪错误信号。跟踪错误信号使检测器位于被检测记录纹的中心(中心记录纹)。
原始摆动信号不仅受激光束所聚焦的记录纹的影响，而且受径向邻近记录纹的影响。结果的相位调制具有(2πtp/W)的拍频，其中W是摆动循环的空间周期，tp是记录纹间距。因此，摆动时钟用于同步盘上的数据。
例如，比特精确DVD驱动器把调制编码RS-PC块写到盘10上。当该块写到盘10上时，线或行通常连续布置在螺旋状凹槽12中。线或行通常从盘10的中心开始。表示数据的标记以高度准确度与摆动时钟空间上对齐。因而，数据周期保持在标准通道比特长度的±1％范围内。
读取PLL和摆动PLL具有不同的特征。摆动PLL一般具有低带宽特征，用于以抑制由记录纹相对于旋转中心的离心而产生的噪声。相反，为了增强存取性能，读取PLL具有高带宽特征。(如果盘上预先存在标记所产生的数据信号和摆动时钟一起出现，但是通过中心孔径检测到读取信号而没有在光推挽传感器中检测到读取信号，则所述数据信号就是多余的噪声源)。
如果CLV摆动凹槽被BPSK调制，则径向邻近记录纹会对被检测的记录纹产生相位干扰。此相位干扰的频率取决于地址数据和地址比特长度。读取PLL和摆动PLL的特征将确定摆动相位调制对回放数据质量的影响。(该干扰来自于中心和邻近记录纹信号之间的重叠。尽管相位和幅度都被调制，但只有相位调制有关系。写时钟大多跟踪这个干扰并把这个干扰写入到数据中。读时钟主要但不完全受写入干扰影响。因而，产生了相位错误或“抖动”)。
但是，因为CAV摆动循环是空间相关的，CAV摆动消除来自近记录纹的相位干扰(幅度干扰仍然存在)。邻近记录纹也在同一个区的情况下，干扰的大小可以忽略。在邻近记录纹在不同区的情况下，干扰大小限制为不同区的记录纹的摆动周期间的差额(如2％差额)。但是，可以增大摆动PLL的带宽来以较小的错误跟踪产生的干扰。作为替代，区之间的过渡可以做得平的而不是不连贯。平滑过渡会减小摆动PLL的干扰。
因而公开的是一种盘格式，它可以减少带有BPSK调制摆动的盘的抖动。减少抖动实际上增加除区边界外的用户数据信噪比。因为邻近记录纹的地址信息导致缺乏相位调制，所以增加了用户数据的信噪比(一旦相位干扰只是部分跟有摆动PLL，且未被读取PLL完全跟踪，一些相位调制便会加在写入的数据上，因此产生了抖动)。因为增加BPSK符号的长度和频率，所以增加了地址信息的信噪比。
实际上增加地址信息的信噪比还允许使用不昂贵的检测电路；或对地址数据中更多信息进行编码能力(如盘制造数据、最佳写入的激光功率参数，盘拷贝保护的密钥信息以及随机写入操作期间较短等待时间内地址信息的较高重复率)；或减轻误码纠错的负担。减轻误码纠错的负担允许比特精确驱动器处理其回读通道的其它干扰。
盘10允许修改摆动PLL的特性。因为地址信息不干扰摆动PLL，所以摆动PLL可以具有比CLV摆动PLL更高的带宽。
尽管图2示出空间相关的摆动循环，但盘的格式不限制于此。如果摆动循环完全异相，则可以消除相位干扰。
可以用除BPSK调制外的其它方式把地址信息编码到摆动中。例如，可以用通断键控对地址信息进行编码(a.k.a.丢失摆动(missingwobble))。
本发明不局限于以上所述和举例的特定实施例，而应根据后附权利要求书来解释本发明。

Claims (10)

1.一种光存储媒体(10)包括：
可记录媒体；和
所述可记录媒体中的凹槽(12)，所述凹槽有恒定角速度摆动，其特征在于，所述凹槽的摆动循环(13)形成多个同心区，且其中同一区的摆动循环(13)是空间相关的。
2.权利要求1的媒体，其特征在于所述凹槽的摆动被BPSK调制，用以提供地址信息。
3.权利要求1的媒体，其特征在于：在同一区中的所述摆动循环(13)对向相同的角度(θ)；且其中不同区中的所述摆动循环(13)对向不同的角度(θ)。
4.权利要求3的媒体，其特征在于一个区中的摆动循环(13)的平均空间周期是通道比特长度的整数倍。
5.权利要求4的媒体，其特征在于每个区中的所述摆动空间周期的最大偏差是相同的固定百分比。
6.权利要求3的媒体，其特征在于从区到区地分段安排摆动循环周期。
7.权利要求1的媒体，其特征在于所述凹槽(12)与具有CLV摆动的凹槽有着相同数目的摆动循环(13)。
8.权利要求1的媒体，其特征在于同一个区中的摆动循环(13)是完全异相的。
9.权利要求3的媒体，其特征在于在至少两条相邻的记录纹上的摆动循环(13)是空间相关的。
10.权利要求6的媒体，其特征在于每个区包括多条记录纹。
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