CN1280818C - 记录载体和用于扫描该记录载体的装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种记录载体(1)，其具有表示用于记录信息块的信息轨迹(9)的伺服轨迹(4)，信息块由标记表示，其中伺服轨迹(4)具有一个周期性变化的物理参数。由于串扰，在摆动信号中存在一个称作摆动节拍的变量。轨迹间距t和摆动周期p以这样一种方式2πt/p≈n+1/2选出，其中n为整数，p为摆动周期的长度。该选择将导致摆动节拍减小。一种记录和/或重放设备具有用于记录/读取信息块和产生摆动信号的装置。

Description

记录载体和用于扫描该记录载体的装置

本发明涉及一种记录载体，该载体包括表示用于记录信息块的信息轨迹的伺服轨迹，所述信息块由具有以信道比特表示的长度的标记代表，该伺服轨迹具有一物理参数为周期性变量的摆动，同时伺服轨迹构成以轨迹间距t为间隔基本平行的同心圆或螺旋形。

本发明还涉及包括用于写和/或读信息块的装置的记录和/或重放设备，所述信息块由具有以记录载体上信息轨迹中的信道比特表示的长度的标记所代表，其中所述设备包括用于扫描伺服轨迹和检索记录载体信息的装置。

本发明还涉及一种用于制造记录载体的方法。

从WO00/43996(PHN17323)中已知一种开头段落中定义的用于读和/或写信息的记录载体和设备。信息被编码为信息信号，该信号包括时间码并且可以根据该时间码被划分成信息块，象在CD-ROM或DVD+RW上一样，时间码用于寻址。记录载体具有伺服轨迹，通常称作预制凹槽，在扫描轨迹时用于产生伺服信号。一物理参数，例如预制凹槽的径向位置周期性的变化构成了所谓的摆动。在扫描轨迹的过程中，该摆动导致伺服信号的变化并产生一摆动信号。

已知系统的问题在于：摆动信号受串话干扰。该问题在新型光记录系统，例如DVD和DVR中变得日益严重，因为在这些高密度系统(即使考虑通过光学参数进行测量时)中轨迹之间更加接近，因此轨迹之间的串扰增加了。

本发明的一个目的是，例如，提供一种记录载体和设备，其中在摆动信号中串扰的影响被减小。

根据本发明，如开始段落中定义的记录载体具有权利要求1中的特征。另外，所述在开始段落中描述的记录和/或重放设备具有权利要求6中的特征。本发明基于下列共识。许多光记录格式包含用于产生写时钟的摆动。该摆动通常是无变化的以减少写时钟抖动。在带有高数据密度例如DVD和DVR的格式中，轨迹之间相互靠近。这意味着中心轨迹上的光点不但查看到来自中心轨迹上的摆动的信号，而且查看到邻近轨迹上的摆动的信号。在带有恒定线密度格式中，例如单一凹槽的DVD和DVR，由于不同轨迹的略不相同的半径，用中心轨迹上的光点查看到的邻近轨迹上的摆动频率略不同于中心轨迹上的摆动频率。该串扰和频差的结合引起摆动节拍：在摆动的振幅和相位中的慢变化。在说明中给出了摆动节拍的计算细节。摆动节拍可能出现一个问题。一方面，摆动信号应该充分大以确保检测摆动。另一方面，摆动信号应该充分小以便不扭曲高频数据。在理想的情形中，摆动节拍是不存在的。为了减小摆动节拍的幅度，轨迹间距t和摆动周期p(也就是信道比特数*一个信道比特的长度)以这种方式被选出：2πt/p≈n+1/2，其中n为整数。

记录载体的另一个实施例的特征在于：摆动周期和轨迹间距的关系为0.30＜2πt/p-n＜0.70。不可能总是选择上面定义的最佳值1/2。这是因为来自于盘格式的限制(例如，总摆动长度应该包括整数个摆动，在记录单元块中应该有整数个摆动，等等)。尤其是，值n＝0为合适的选择，那是因为摆动周期取其最大值。

记录载体的另一实施例的特征在于，摆动周期p的长度对应于整数m乘以一个信道比特长度。这种固定关系的优点在于，写过程能被容易的锁定到检测到的摆动信号。这种关系的一个适当的例子为：轨迹间距为320nm，信道比特的长度为80nm，和摆动长度为69乘以信道比特长度，从而得到值(2·π·320nm)/(69·80nm)＝0.364。

根据本发明另外优选实施例的方法、设备和记录载体在另外的权利要求中给出。

通过下面描述的例子和参考附图描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是明显的并被进一步的说明，其中

图1表示具有伺服图案的记录载体；

图2表示摆动节拍(WOBBLE BEAT)；

图3表示用于产生比特时钟的设备；

图4表示用于写信息块的设备；和

图5表示用于读信息块的设备；

图6表示计算出的节拍调制。

在图中，对应于已经描述过的元件的部分具有相同的参考数字。

图1a表示带有用于记录的轨迹9和中心孔10的盘状记录载体1。轨迹9被安排为与纹线(winding)3的螺旋图案一致。图1b是记录载体1在线b-b处的截面，其中，透明衬底5上提供有记录层6及保护层7。记录层6是光可写的，例如通过相位变换，或者是通过用于写信息的设备而磁光可写的，例如已知的可重写CD或可重记录CD。也可以通过生产过程来为记录层提供信息，其中首先制作一个母盘，通过压制，该盘在后续过程中被复制。信息被组织成信息块，并由光学可读标记表示，这些标记的形式为反射射线多和少的连续区域，例如CD中连续的不同长度的凹坑。在一个实施例中，可重写类型的记录媒体上的轨迹9由伺服图案表示，该伺服图案在空白记录载体的制造过程中给出。该伺服图案是由，例如预制凹槽4形成的，该凹槽使得写入头在扫描过程中能跟随轨迹9。预制凹槽4可以被实现为深陷或凸起的部分，或使之具有与其周围环境不同的材料特性。可选择的，该伺服图案可以包括称作为脊和凹槽图案的隆起和深陷的纹线之间的交替，带有每条纹线上产生的从脊到槽的或相反的过渡。图1c和1d表示两个预制凹槽周期调制(摆动)的例子。该摆动在跟踪伺服传感器中产生额外的信号。该摆动为，例如调频的，位置信息如地址，时间码或纹线信息在调制中被编码。以这种方式被提供位置信息的可重写CD系统的描述可在US4,901,300(PHN12.398)和US5,187,699(PHN88.002)中找到。伺服图案可以包括，例如规则分布的子图案，该子图案周期性地生成跟踪信号。该描述是基于螺旋轨迹图案中的信息存储的，其中轨迹从内纹线到外纹线被填写信息，例如象在CD-ROM中那样。

图2表示摆动节拍。可以清楚的看出，其中2πt/p最接近0.5的上面的迹线表现出最小的摆动节拍，。

在下面，概述了摆动节拍的计算。假定下列简式用于邻近轨迹的摆动线之间的串扰：

Ipp＝a₀cos(2πs₀/p)+a₁cos(2πs₁/p))+a_-1cos(2πs_-1/p)

其中Ipp为推挽信号，a_i(i＝-1，0，1)为通过光点在中心轨迹上测得的中心(i＝0)和邻近(i＝-1，1)轨迹的摆动信号的振幅，s_i(i＝-1，0，1)为轨迹i从内侧半径直至涉及到的位置的总长度，p为摆动周期。

另外，假定所述轨迹为理想的螺旋形。那么沿轨迹的位置完全可以由沿轨迹s的长度、半径r、或角度表示。如果该螺旋形具有轨迹间距t并在半径r_b开始，下列关系适用一理想螺线：

s＝π(r²-r_b ²)/t，

＝2π(r-r_b)/t，

实际上盘上的螺旋形将不是理想的。然而，只要在局部接近理想，也就是在几次旋转的级别上理想就已足够了。那么，理想螺线的公式能被应用，其限制是所述结果不依靠r_b和_b的精确值，而依靠r_b和_b的结果将要求螺线在整个盘上都是理想的。利用上面的公式，下面用于表示中心和邻近轨迹的总长度的结果可以获得：

s₀＝π(r₀ ²-r_b ²)/t，

s₁＝π((r₀+t)²-r_b ²)/t＝s₀+2πr₀+πt＝s₀+2π(r₀+t/2)＝s₀+(₀+_b+π)t，

s₁＝π((r₀-t)²-r_b ²)/t＝s₀-2πr₀+πt＝ s₀-2π(r₀-t/2)＝s₀-(₀+_b-π)t。

通过结合上面的公式，将获得下面用于表示摆动节拍信号的表达式：

$I_{\mathrm{PP}}=a_0\cos (2\mathrm{\π}{s}_0/p)+a_1\cos (2{\mathrm{\πs}}_1/p)+a_{-1}\cos (2{\mathrm{\πs}}_{-1}/p)$

$=\mathrm{Re}\{a_0{e}^{i2\mathrm{\πs}0/p}+a1e^{i2\mathrm{\πs}1/p}+a_{-1}{e}^{i2\mathrm{\πs}-1/p}\}$

$=\mathrm{Re}\left\{a_0{e}^{i2\mathrm{\πs}0/p}(1+\frac{a_1}{a_0}{e}^{i2\mathrm{\π}(s1-s0)/p}+\frac{a_{-1}}{a_0}{e}^{i2\mathrm{\π}(s-1-s0)/p})\right\}$

$=\mathrm{Re}\left\{a_0{e}^{i2\mathrm{\πs}0/p}(1+\frac{a_1}{a_0}{e}^{i2\mathrm{\π}(s1-s0)/p}+\frac{a_{-1}}{a_0}{e}^{i2\mathrm{\π}(s-1-s0)/p})\right\}$

注意在快速变动摆动信号(圆括号外)和慢速变动摆动信号(圆括号内)之间设置一个间隔。

现在进行另外一个假设：来自左侧和右侧轨迹的串扰相等，也就是，a_-1＝a₁。那么节拍信号可以被写成：

该节拍不但产生幅度调制(平方根因数)，而且引起相位调制(指数因数)。从这些表达式也可以清楚的看到一个节拍的周期等于p/2πt倍的总周期。例如在DVD+RW中，p＝4265.6nm，而t＝740nm，所以需要0.917转来完成一个节拍周期。

用于表示节拍的振幅的最大和最小值被得到：

也可以表示为：

假定： $\left|\cos \left(\mathrm{\&pi;}\frac{2\mathrm{\&pi;t}}{p}\right)\right|<2\frac{a_1}{a_0}$

那么节拍振幅的最大值被给定为：

$\sqrt{1+4\frac{a_1}{a_0}\left|\cos \left(\mathrm{\&pi;}\frac{2\mathrm{\&pi;t}}{p}\right)\right|+4{\left(\frac{a_1}{a_0}\right)}^2}$

而最小值由下面两个表达式之一表示：

如果 $\left|\cos \left(\mathrm{\&pi;}\frac{2\mathrm{\&pi;t}}{p}\right)\right|>2\frac{a_1}{a_0}$ 则为 $\sqrt{1-4\frac{a_1}{a_0}\left|\cos \left(\mathrm{\&pi;}\frac{2\mathrm{\&pi;t}}{p}\right)\right|+4{\left(\frac{a_1}{a_0}\right)}^2}$

如果 $\left|\cos \left(\mathrm{\&pi;}\frac{2\mathrm{\&pi;t}}{p}\right)\right|<2\frac{a_1}{a_0}$ 则为 $\sqrt{1-{\cos }^2\left(\mathrm{\&pi;}\frac{2\mathrm{\&pi;t}}{p}\right)}$

从上面表达式可以清楚的知道：当|cos(π2πt/p)|为最小也就是2πt/p＝n+1/2，其中n为整数时，摆动节拍为最小。

图3表示根据本发明，在记录载体1的伺服图案的基础上产生比特时钟的设备，该记录载体通过马达31而旋转。马达31可以以固定速度旋转，或者该旋转速度可根据伺服图案而被控制。通过电磁射线束，读出头32以传统的方式扫描轨迹。在读出过程中，伺服图案被扫描，并通过伺服信号发生器(未示出)产生用于控制读出头位置的伺服信号。在该设备中，通过解调器33，例如通过对摆动信号调制进行解调，可以从伺服信号中重新获得盘和纹线信息。该调制可以包括地址或纹线的一些标识。这种纹线信息包括，例如相关纹线的纹线数Nt，并且还可能包括相关段的段数Ns，这些数值被传递给计算单元34。其次通过脉冲检测器36，同步分量，例如摆动信号中的脉冲，被从伺服信号中检测出来。这些检测到的脉冲被传送到锁相环电路(PLL)37，在此它们与PLL37输出处的比特时钟38的一个分数部分相比较，这个分数由除法器35构成，除法器35将比特时钟38除以一个可调的除数X。除数X可以是一个固定值，或者可以从位置数据(纹线数Nt和可能的段数Ns)和例如从一个标准中已知的，或从记录载体上的盘信息中出现的轨迹间距，由计算单元34计算得到。除数X可以每条纹线计算一次并在除法器35中被调整。在另一个实施例中，除数X可以是预定的或更少次或更多次的，例如每段或每区上，被重新确定和计算。除数被调整的频率越高，比特时钟中就具有越精确的与径向位置有关的频率，因而，有更精确不变的比特长度。在对分区盘连续的扫描过程中，最好是比特时钟变换的步骤尽可能少。除数X也可以在期望地址的基础上预先为期望位置计算出来，例如当执行跳转指令时。在那种情况下，系统控制单元的计算单元将获得关于纹线数和可能的段数的信息。那么其优越之处在于，当执行跳转时比特时钟已经被设置为新值，该值应是基于到达期望的径向位置而设置的。

图4表示用于在盘状记录载体上写信息块的设备，其中的记录载体例如是可以通过电磁射线束以磁光或光的方式(通过相位变换)可重写的类型。该记录载体与图1中表示的记录载体一样。在写操作过程中，表示信息的标记被形成在记录载体上。该设备配有用来旋转记录载体1的驱动装置45，并配有用于扫描轨迹的写入头42。该设备还配有用于从控制计算机系统或用户那里接受指令并控制该设备的系统控制单元46。由此，系统控制单元包括，例如一个微处理器，一个程序存储器和一些控制门，用来执行下面描述的过程及控制所述元件。该系统控制单元还可以被实现为一个逻辑电路形式的状态机。通过定位装置44用检测到来自轨迹的位置信息将写入头42定位在轨迹的径向方向上。根据已知的跟踪和聚焦方法，写入头扫描带有，例如，由于伺服图案中的摆动而使调制出现在跟踪信号中的轨迹。在定位装置44中，跟踪信号被解调，且其中的编码位置信息被重新获得并被传递给系统控制单元46。通过重获的位置信息，写入头的径向位置可以被确认。如果需要，出现在写入装置41输入处的信息被分配到信息块中，并转换成写信号以用于写入头42。写入装置41包括，例如一个误差编码器和一个信道编码器。根据本发明，写入装置配有如上参考图3所述的用于产生比特时钟的时钟装置30，其中的比特时钟被输入到写入装置41。系统控制单元46控制定位装置44、写装置41和驱动装置45，并被配备以基于信息块的地址计算纹线数和纹线中的角位置。系统控制单元以全比特长度(可能为简单有理分数)执行该计算并且不会产生取整误差。

图5表示根据本发明的用于读信息块的读设备。该设备具有用来旋转盘状记录载体1的驱动装置45和用来扫描记录载体上的轨迹的读出头52。基于从记录载体的标记获得的信号，通过定位装置44，读出头52被定位在轨迹的径向方向上。根据传统的差分相位检测或差分时间检测系统(DPD或DTD)，例如，反射射线可以被检测器(未示出)所接收，其中检测器被划分成4个子检测器。通过确定子检测器信号之间的相位差或时间差，扫描点相对于记录在轨迹中的一系列标记的位置可以被确定。在读过程中，读出头52的信号被转换成，例如包括一个信道解码器和一个误差纠正器的读装置43中的信息。根据本发明，该设备配有如参考图3所述的用来产生比特时钟的时钟装置30。该设备还配有用来控制设备的系统控制单元46，该系统控制单元具有对应于写设备的系统控制单元的功能。比特时钟耦合到读装置43并独立于轨迹中的标记而产生。当在非写区域之后的信息块被写时，这一点是很有利的，因为在信息块之前的比特时钟已经被设置为正确的值。在传统类型的读设备中，比特时钟从读信号中被重新获得，例如通过锁定在读信号的PLL。根据本发明的读设备的实施例中，时钟装置还被调整以锁定在标记上。这样，比特时钟的频率被位置，如图3中所示，和比特时钟与标记的读信号之间的差值所控制。位置控制的优点在于，比特时钟的附加锁定范围可以被很大程度地限制，因为期望的频率已经基本被计算出来并被设定。对相位的校正以及，如果必要的话，对频率的较小校正将在标记的基础上通过附加锁定来进行。在跳转过程中或非写区域存在时，仅通过计算的块和/或可能通过同步分量脉冲，通过控制时钟装置30来实现附加锁定。另外可能的是，从得自驱动装置45的同步脉冲开始，例如来自同步马达的速度脉冲或控制脉冲。当读出头52被定位在已写区域并可以读标记时，额外控制信号被产生并被应用于时钟装置的控制输入。该额外控制信号是，例如通过将比特时钟与读出信号在相位比较器中进行比较而产生的，并且，基于该相位差，PLL在时钟装置30中被重新调整。其产生的优点在于，比特时钟基本上基于径向位置和轨迹间距信息，纹线数及旋转速度，通过精确计算的值而被确定，因为由此，锁定范围可以被很大程度的限定以便比特时钟对于例如由记录载体表面上的灰尘造成的扰动很不敏感。

图6表示计算出的节拍调制。一些包括试验结果的数例被给出。节拍调制被定义为最大和最小摆动节拍幅度之间的差，并除以最大节拍幅度。下表表示用于现有格式和用于根据本发明的格式(DVD-RW)的相关数字。注意除DVD+RW中2πt/p＝1.09，和根据本发明(最后面的列)新建议的DVR-RW格式中2πt/p＝0.38外，在大多数已知的系统中，2πt/p小于0.2。范围0.30＜2πt/p＜0.70对所有现有的格式给出了重大的改进。

	CD-RW	DVD+RW	DVR-RW
				信道比特长度(nm)	277.7	133.3	77.0
信道比特率(MHz)	4.3	26.2	66.0
				速度(m/s)	1.20	3.49	5.08
每摆动的信道比特	196	32	69
				摆动长度(um)	54.422	4.266	5.313
摆动频率(kHz)	22.05	817.38	956.52
				轨迹间距(nm)	1600	740	320
2*pi*(轨迹间距)/(摆动周期)	0.18	1.09	0.38

这里描述的情形具有节拍因数的最小幅度变化。然而该情形与节拍因数的最高相位变换相对应。因此其优点依赖于相位和幅度变换的相关程度。

虽然通过使用摆动调制的实施例对本发明已做了解释，但是任何其它合适的轨迹参数可以被调制，例如轨迹宽度。对于记录载体而言，虽然已经描述了光盘，但也可以使用其它媒体，例如磁盘或磁带。注意本申请中的单词“包括”不排除出现那些列举之外的其它元件或步骤，而在一个元件之前出现的单词“一个”不排除出现多个这样的元件，任何参考符号不得限制权利要求的范围，本发明不但通过硬件而且通过软件都能被实现，并且一些“装置”可以由相同的硬件项表示。另外，本发明的保护范围不局限于实施例，同时本发明依赖于上面描述的每一个和每一项新颖的特征或特征的结合。

Claims (9)

1.一种记录载体，包括表示信息轨迹(9)的伺服轨迹(4)，信息轨迹用于记录信息块，该信息块由具有用信道比特表示的长度的标记代表，其中伺服轨迹(4)具有一周期性的物理参变量的摆动，而且伺服轨迹构成了以轨迹间距t为间隔而基本保持平行的同心圆或螺旋形，其特征在于轨迹间距t和摆动周期p的长度是相关的，使得2πt/p≈n+1/2，其中n为整数。

2.如权利要求1所述的记录载体，其中摆动周期长度和轨迹间距的关系为0.30＜2πt/p-n＜0.70。

3.如权利要求1所述的记录载体，其中摆动周期长度和轨迹间距的关系为0.30＜2πt/p＜0.70。

4.如权利要求1所述的记录载体，其中摆动周期p的长度对应于整数m乘以信道比特长度。

5.如权利要求4所述的记录载体，其中摆动周期中的信道比特数m为69。

6.一种用于写信息块的记录设备，所述信息块由权利要求1-5中任一项所述的记录载体(1)的伺服轨迹(4)上的信息轨迹(9)中的标记所表示，该记录设备包括：

用于旋转该记录载体(1)的驱动装置(45)；

用于扫描该轨迹的写入头(42)；

用于将要记录的信息转换成写信号以用于写入头的写入装置(41)；和

用于将写入头定位在轨迹的径向方向上的定位装置(44)，

其特征在于该记录设备还包括

时钟装置(30)，用于根据被扫描的记录载体(1)的轨迹间距t和摆动周期p的长度来产生比特时钟信号(38)，所述产生的比特时钟信号(38)耦合到写入装置(41)。

7.一种用于读取信息块的重放设备，所述信息块由权利要求1-5中任一项所述的记录载体(1)的伺服轨迹(4)上的信息轨迹(9)中的标记所表示，该重放设备包括：

用于旋转该记录载体(1)的驱动装置(45)；

用于扫描该轨迹的读出头(52)；

用于将读出头(52)的信号转换成信息的读装置(43)；和

用于将读出头定位在轨迹的径向方向上的定位装置(44)，

其特征在于该重放设备还包括

时钟装置(30)，用于根据被扫描的记录载体(1)的轨迹间距t和摆动周期p的长度来产生比特时钟信号(38)，所述产生的比特时钟信号(38)耦合到读装置(43)。

8.如权利要求7所述的重放设备，其中时钟装置(30)用于根据被扫描的记录载体(1)的轨迹间距t和摆动周期p的长度以及表示信息的标记来产生比特时钟信号(38)。

9.一种制造权利要求1-5中任一项所述的记录载体的方法，所述方法包括：提供具有表示用于记录信息块的信息轨迹(9)的伺服轨迹(4)的记录载体(1)，所述信息块由具有由信道比特表示的长度的标记表示，其中的伺服轨迹(4)具有周期性的物理参数变量，

其特征在于提供伺服轨迹(4)的步骤

所述记录载体(1)包含具有轨迹间距t和摆动周期p的伺服轨迹(4)，p为每摆动的信道比特数乘以信道比特长度，其中轨迹间距t和摆动周期p是这样的：2πt/p≈n+1/2，其中n为整数。

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