CN1301382A - 光记录载体和扫描装置 - Google Patents

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J·H·M·斯普瑞特
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Abstract

一种光记录载体(1)具有在径向上摆动的凹槽(4)以及沿着该记录道的预定位置(18)的记录道。接近预定位置的摆动的相位取决于在预定位置(20)处凹坑的存在情况。

Description

光记录载体和扫描装置
本发明涉及一种包括记录层的光记录载体，该记录层具有用于以光可检测标记图案记录信息的基本上平行的记录道，该记录道具有摇摆式槽纹以及沿着该记录道的预定位置，在该位置以凹坑(pit)形式存储信息。本发明还涉及一种用于扫描这种记录载体的方法以及用于执行该方法的装置。
当通过扫描发光点把用户信息写在记录载体上时，通常需要知道发光点在记录载体上的位置。由于在空白可记录载体上不能得到用户信息，因此该位置可以通过读取存储在记录载体的压印摇摆式(wobbled)记录槽或压印凹坑中的位置信息而确定。
通常，记录道是在记录载体上由扫描设备所跟踪的一条线，其具有该记录载体的特性尺寸量级的长度。在矩形记录载体上的记录道具有基本上等于该记录载体的长度或宽度的尺寸。在盘状记录载体上的记录道是在该盘上360度旋转的连续螺线或环线。
记录道可以是凹槽和/或凹槽之间的平台部分。凹槽在记录层的平台部分中成沟道状，沟道的底部更加接近或远离记录载体的光入射面。用户信息可以记录在平台或凹槽中。凹坑可以位于平台或凹槽中。
前文中所述的记录载体可以从欧洲专利申请0800165号中得知，其中公开了一种光记录载体，其具有无相位跃变以恒定频率放射状摆动的凹槽以及形成在摇摆凹槽的圈之间的预定位置处的凹坑。该凹坑处于这样的位置处，其中当从凹坑的中部测量时，该摆动具有最小或最大的偏移。已知记录载体的一个缺点是当用户信息记录在该记录槽中时，凹坑检测的可靠性下降。
本发明的一个目的是提供一种可以更加可靠的检测具有坑-槽结构的记录载体。
根据本发明，如在开篇中所述的记录载体的特征在于在预定位置处的摆动的相位适合于凹坑在这种预定位置的出现。当扫描记录载体时，记录槽的摆动可以增强从凹坑获得的信号。根据本发明，在沿着记录道的预定位置处摆动的相位必须适合于在这种位置处凹坑的出现或缺失。当该相位在存在凹坑的预定位置处具有第一数值并且在没有凹坑的预定位置处具有不同的第二数值时，凹坑的检测容限明显增加。增加的检测容限使得能够减小凹坑的尺寸，从而减小来自凹坑的对记录在记录道上表示用户信息的信号造成的串扰。
最好，从连接沿着记录道的凹坑的中线测量时，该摇摆在存在凹坑的预定位置处具有最小值，在没有凹坑的预定位置处具有最大值。当凹坑位于两个相邻凹槽的平台(land)部分时，两个凹槽最好处于反相状态。当凹坑在平台中为凹陷并且凹槽为沟道状，则具有凹坑的预定位置最好位于平台具有最小宽度的位置处，并且没有凹坑的预定位置最好位于该平台具有最大宽度的位置处。
该预定位置可以沿着记录道等距离分布。它们还可以按系列分组，并且最好在记录道方向中的预定位置的相继系列之间的摆动表示信息。当在该摆动中的信息通过相移键控来编码时，摇摆的同相偏差可以用于在预定位置的位置处的凹槽的一部分，并且用于在预定位置系列之间的凹槽的一部分。
预定位置最好以两个相邻预定位置的二位字节分组，并且仅仅一个凹坑存在于每个二位字节中。单个逻辑值可以分配给一个二位字节，例如，一个凹坑跟随着一个非凹坑表示“1”，并且一个非凹坑跟随着一个凹坑表示“0”。当确定在二位字节的两个位置处存在凹坑时，则与在单个位置处检测相比，在“1”和“0”之间的检测容限增加。
在记录载体中，平台位置位于相邻凹槽之间，该平台位置最好交替存在凹坑和无凹坑。当扫描凹槽时，仅仅凹槽一侧上具有凹坑，从而减少了相邻记录道之间的串扰。
一种根据本发明的用于扫描光记录载体的装置，该光记录载体具有以光可检测标记图案记录用户信息的基本上平行的记录道，该记录道具有摇摆式槽纹以及沿着该记录道的预定位置，在该位置以凹坑形式存储信息，该装置包括用于通过光束扫描记录道的光学系统、用于检测来自记录载体的光束的检测器、以及用于从检测器的输出信号提取由凹坑所表示的信息的第一信号处理器，其特征在于该装置具有用于从检测器的输出信号提取由摆动所表示的信息的第二信号处理器，以及用于从第一信号处理器的信息输出信号以及第二信号处理器的信息输出信号形成信息信号的选择器。
一种根据本发明的扫描光记录载体的方法，该光记录载体具有以光可检测标记图案记录用户信息的基本上平行的记录道，该记录道具有摇摆式槽纹以及沿着该记录道的预定位置，在该位置以凹坑形式存储信息，其特征在于，在扫描过程中，根据选择的标准从凹坑、摆动以及凹坑和摆动中的一种提取信息信号。
从下文本发明优选实施例的具体描述中，本发明的目的、优点和特点将变得清楚，如附图所示，其中：
图1a和1b示出根据本发明的记录载体的实施例，
图2a和2b示出在记录载体上的4个相邻记录道的放大截面视图，
图3示出根据本发明的记录载体的位元，
图4示出根据本发明的扫描设备，
图5示出由凹坑和凹槽摆动所调制的信号，以及
图6示出用于从检测器信号获取位置信息的信号处理器。
图1示出根据本发明的记录载体1的一个实施例，图1a为平面视图，图1b示出沿着线b-b截取的一小部分截面视图。记录载体1包括一系列记录道，每个形成360度旋转的螺线，在图中示出8条记录道。一条记录道例如是由预先形成的凹槽4或凸脊5或者凹槽和凸脊的组合所构成。该记录道用于把光束定位在记录道上。为了记录信息，记录载体1包括记录层6，其淀积在透明基片7上，并且由保护涂层8所覆盖。该记录道由通过基片7进入记录载体的光束所扫描。记录层由感光材料所制成，如果它暴露在适当的光下则发生光可检测的变化。这种层面例如可以是碲这种材料的薄层，其在由光束加热时改变反射率。另外，该层面可以由磁光或者相变材料所构成，它们分别在加热时改变磁化方向或晶体结构。相变材料的例子是包含碲的组合物，例如AgInSbTe或者GeSbTe。当该记录道被其强度根据要记录的信息而调制的光束所扫描时，获得光可检测标记的信息图案，该图案表示信息。在不可记录的只读记录载体中，层面6可以是反射层，例如由铝或银这样的金属所制成。在这种记录载体中的信息是在其制造过程中预先记录在该记录载体上的，例如以压印凹坑的形式记录。
在记录载体的径向方向上的槽周期是0.74μm，平台部分5和凹槽4的宽度相等。凹槽的深度是50nm。记录载体适合于用具有635和650nm之间的波长的光束来扫描。
图2a和2b示出4个相邻记录道的两个截面的放大平面视图。本实施例的盘状记录载体被分为16个区段，从而把每个记录道分为等角宽度的16个连续区段。记录道的每个区段被分为16个序列。图2a示出相邻记录道10、11、12和13的第一序列。图2b示出记录道10、11、12和13的第二至第十六序列的每一个序列的分布。每个序列包含四个连续的位元14、15、16和17。
一条记录道的凹槽由粗的起伏线所表示，并且两个相邻线之间的区域是凹槽之间的平台部分。为了清楚起见，与槽的宽度相比在图2a和2b中的平台的宽度被夸大。通过沿着凹槽的中线导引的光束把用户信息写入在凹槽中。
每个位元包括可能存在凹坑的预定位置。该预定位置在平台部分上并且由圆圈18所表示。具有凹坑的预定位置由空圆圈19所表示，没有凹坑的预定位置由打叉圆圈20所表示。在图中的凹坑仅仅在记录道10和11之间的平台部分10’以及记录道12和13之间的平台部分12’上。凹槽具有20至30nm的峰-峰偏移的径向摆动。凹坑的深度基本上与凹槽的深度相同，即在本实施例中为50nm。凹坑的宽度可能比在该凹坑位置处的平台部分的宽度更小。但是，该宽度还可能等于平台部分的宽度，从而形成在在平台部分两侧的两条凹槽之间的连接。该部分被分组为两个相邻部分的二位字节21中。一个位元包括摆动的4个360度周期。在所示实施例中的二位字节的预定位置使在一个位元中摆动的第二周期的90°±10°和270°±10°处。
一条记录道在一个区段中包括16个序列，每个序列有4位元，总共每个区段有64个位元。一个区段的第一位元包含同步位，其特征在于一个二位字节具有两个凹坑。63个后续位元的每一个包含一个具有单个凹坑的二位字节，并且表示数据位的一个逻辑值。“凹坑”-“非凹坑”二位字节表示逻辑“1”，“非凹坑”-“凹坑”二位字节表示逻辑“0”。在该位元中的63个数值的序列表示地址信息，例如在多层记录载体中的层数、记录道数、区段数以及纠错数据。
每个记录道在一个序列开始时包括所谓的时钟标记23，即，相对快速的凹槽调制。在偶数记录道10中的时钟标记从零偏移变为最小偏移，变为最大偏移，然后返回到零偏移。该偏移是在预定位置处凹槽中线到平台中线的距离。在奇数记录道11中的时钟标记从零偏移变为最小偏移，变为最大偏移，然后返回到零偏移。该时钟标记可以用于同步。时钟标记的极性可以用于确定被扫描的记录道是偶数记录道还是奇数记录道。
凹槽的摆动相位是在没有凹坑的预定位置20处凹槽的偏移具有最大值，并且在具有凹坑的预定位置19处凹槽的偏移具有最小值。在图2中所示的实施例中，这应用于在预定位置两侧上的凹槽。因此，偶数凹槽10、12的摆动与奇数凹槽11、13的摆动反相。本实施例的摆动在包含数据位的位元中没有相位跃变。该摆动在包含同步位的位元中具有强烈的180°相位跃变。摆动的相位取决于由位元所表示的逻辑值。这使得扫描设备不但可以从由凹坑所产生的来自记录载体的光束的调制读取存储在位元中的信息，而且还可以从由摆动的相位所产生的标志读取信息。当光束跟踪凹槽10时，存储在平台部分10’上的凹坑中的信息可以从所谓的推挽信号中得出。当扫描凹槽11时，可以获得相同的信息。扫描设备可以从在第一区段22中时钟标记23的相位或者从凹槽摆动的相位确定它是扫描偶数凹槽11还是奇数凹槽10。存储在平台部分上的凹坑中的信息对于平台部分的两侧上的两条凹槽来说是相同的。
图3示出在根据本发明的记录载体的另一个实施例中的位元的凹槽-凹坑结构。平台部分24’包含三个等距预定位置26的系列。在图中所示的三元组的中部没有凹坑，外侧两个位置具有凹坑。在连续的三元组中凹坑的存在和缺失可以表示寻址信息。在平台部分两侧上的两个凹槽24和25分别具有用于同步的时钟标记26、27。存储在平台部分24’中的信息对于凹槽24、25来说是共同的。在凹槽的另一侧上的平台部分没有凹坑。两个凹槽的摆动在预定位置26附近反相，在接近凹坑处具有最小偏移，并且在没有凹坑的预定位置处具有最大偏移。在该三元组之后的位元的部分28中，两个凹槽的摆动被独立调制，并且表示对每条凹槽特定的不同信息。逻辑“1”被编码为正弦摆动的一个周期，逻辑“0”被编码为180°相移正弦摆动的一个周期。
在另一个实施例中，每个平台部分与一条凹槽相关，并且每个平台部分具有预定位置。凹槽摆动的相位与在相关平台部分中预定位置处是否存在凹坑有关。
本发明不限于图中所示的摆动图案。该图案可以包括两个或更多完整的正弦波而不只是一个。每个图案或者一系列图案的偏移的平均值最好等于零，以避免在光束径向跟踪中的偏离。该图案可以包括具有零偏移的部分，以避免在偏移中的剧烈跃变。可以用其它图案来取代正弦图案，例如三角形图案或者sinc函数图案。
图4示出用于扫描如图1中所示的记录载体的装置。该装置包括用于通过光扫描记录载体10上的记录道的光学系统31。光学系统31包括光源32，例如半导体激光器。辐射源32发射光束33，其由光束分离器34所反射，并且由物镜35聚焦为在记录载体10的信息层中的记录道上的光点36。从记录载体上反射的光被通过物镜35和光束分离器34导向检测器37。检测器是一个分离检测器，其在与被扫描的记录道的方向相平行的两半检测器之间具有分割线。通常被称为中央孔径信号的两半信号的和表示在记录道中记录的信息，并且被输出为信号Si。通常称为推挽式信号的两半信号的差表示记录在记录道中的位置信息和伺服信息，并且被输出为信号Sp。信号Sp的低频成分表示伺服信息，表明光点36相对于被扫描的记录道的中线的位置。在使伺服信息通过但是阻止位置信息通过的低通滤波器之后，信号Sp可能被用作为伺服电路38的输入。通过控制光学系统31的位置和/或在光学系统中的物镜35的位置，伺服电路控制在与记录道的方向相垂直的方向上的光点的位置。
信号Sp还被馈送到从信号Sp中提取位置信息的信号处理器39。从信号处理器39输出的位置信息信号被馈送到微处理器40，如图6中所示。微处理器例如可以从位置信息信号中提取光点36在记录载体10上的当前位置。在读取、擦除或写入的过程中，微处理器可以把当前位置与所需的位置相比较，并且确定用于使光学系统跳转到所需位置的参数。用于跳转的参数被馈送到伺服电路38。信息信号Si被馈送到微处理器，使其从该信号中提取情况指示信息，这可以用于控制光点的位置。信息信号被作为微处理器40的输出信号41提供。
当在具有包含位置信息的预先记录的伺服记录道的记录载体上写入用户信息时，要被记录的用户信息被信号42馈送到微处理器40。扫描设备从伺服记录道读取位置信息。微处理器40把要被写入的信息与位置信息相同步，并且产生一个连接到源控制单元43的控制信号。源控制单元43控制由光源32所发射的光束的光功率，从而控制在记录载体10中的标记的信息。该同步可能涉及在位置信息中的同步模式与存在于要被记录的用户信息信号中的同步模式之间的强制(imposition)固定关系。
图5示出部分推挽式信号Sp，其作为在光束扫描图2a中的记录道10的位元22其间的时间t的一个函数。时钟标记23被表示为具有高频成分的一个特征45。在位元中的两个凹坑表示为在摆动信号上的两个峰值46。该峰值增加在峰值位置处的摆动的信号电平，从而增加检测容限。
图6示出用于从推挽式信号Sp提取位置信息的信号处理器39的一个实施例。信号Sp连接到高通滤波器50，其通过与时钟标记和凹坑相关的信号成分，但阻挡与伺服信息和摆动相关的成分。高通滤波的信号被传送到采样器51，其具有在每个时钟标记的所期望位置附近的短时间间隔过程中闭合的开关。采样器的输出连接到锁相环(PLL)52，其通过时钟标记稳定时钟。该PLL设置采样器51通过时钟标记的时间段，从而避免来自信号Sp中的其它高频成分的干扰，例如来自凹坑的干扰。时钟的频率足够高，以精确地设置用于从Sp中提取信息的采样时刻。PLL的时钟信号连接到为采样器产生触发信号的控制电路53。
由高通滤波器50所形成的滤波信号连接到由来自控制电路53的第一触发信号所控制的采样器54。第一触发信号仅仅在沿着当前被扫描的记录道的预定位置处闭合采样器的开关。由于该预定位置与时钟标记的位置有关，因此控制电路53可以根据时钟标记从PLL的时钟产生第一触发信号。采样器54的输出是第一信息输出信号S1，其中包括由凹坑表示的信息。
信号Sp连接到带通滤波器55，其通过在凹槽摆动的频率中部的频带中的信号成分。带通滤波信号连接到由来自控制电路53的第二触发信号所控制的采样器56。第二触发信号在沿着当前被扫描的记录道上摆动到达极值位置的位置处闭合采样器56的开关。采样器56的输出是第二信息输出信号S2，其中包括由凹槽摆动所表示的信息。
组成单元50至54可以被看作用于从Sp中提取由凹坑所表示的信息的第一信号处理器，而组成单元50至53、55和56可以被看作为用于从Sp中提取由摆动所表示的信息的第二信号处理器。两个信号处理器的信息信号S1和S2被馈送到选择器装置57，其形成从S1、S2或S1和S2的组合得出的信息信号S3。由于摆动的相位对应于在沿着记录道的预定位置出现的凹坑，因此存储在凹坑中的信息通常与存储在该预定位置附近的摆动中的信息相同。信号S1和S2之间的选择可以由信号的质量而确定，该扫描设备可以通过对该信息和嵌入在该信息中的纠错/检错码作用的纠错/检错电路而对信号质量进行确定。该选择还可以通过记录载体的状态确定。由于S1的质量对于未写入的记录载体通常是良好的，因此选择装置57在扫描未写入的记录载体时可以从“凹坑”信号S1形成信息信号S3，在扫描已写入的记录载体时可以从“摆动”信号S2形成信息信号S3。选择器装置57通过使用用于由凹槽所表示的信息的信号S1以及用于存储在沿着记录道的预定位置外侧的位元的摆动中的信息的信号S2，形成作为信号S1和S2的组合的信号S3。
信号S3可以被处理以便从该信息中提取同步信号，并且把逻辑值分配给上述二位字节或三位字节。凹坑和/或摆动最好表示用于记录载体的寻址信息。然后，信息信号S3可以被用作为微处理器40的输入，用于控制光束在记录载体上的位置。
信号处理器39可以包括用于确定时钟标记23的相位的相位检测器。该相位可以被用于确定当前被扫描的记录道是偶数记录道还是奇数记录道。

Claims (13)

1．一种包括记录层的光记录载体，该记录层具有基本上平行的记录道用于以光可检测的标记图案记录信息，该记录道具有摇摆凹槽以及沿着该记录道的预定位置，在其上以凹坑形式存储位置信息，其特征在于，在预定位置处的摆动的相位适应于在这种预定位置处凹坑的存在情况。
2．根据权利要求1所述的光记录载体，其特征在于，该摆动在具有凹坑的预定位置处具有最小值，并且在没有凹坑的预定位置处具有最大值。
3．根据权利要求1所述的光记录载体，其特征在于，预定位置被按系列分组，并且在预定位置的系列之间在记录道方向上的摆动表示信息。
4．根据权利要求3所述的光记录载体，其特征在于，在摆动中的信息按照相移键控方法编码。
5．根据权利要求1所述的光记录载体，其特征在于，预定位置被设置在相邻凹槽之间。
6．根据权利要求5所述的光记录载体，其特征在于，仅仅一个相邻凹槽的摆动的相位适合于表示在一个预定位置处凹坑的存在情况。
7．根据权利要求5所述的光记录载体，其特征在于，两个相邻凹槽的相位适合于表示在预定位置处凹坑的存在，并且在两个相邻凹槽的摆动是反相的。
8．根据权利要求1所述的光记录载体，其特征在于，预定位置被归组在两个相邻预定位置的二位字节中，并且一个凹坑表示在每个二位字节中。
9．根据权利要求1所述的光记录载体，其特征在于，平台部分设置在相邻凹槽之间，并且平台部分交替地分布凹坑和无凹坑。
10．一种用于扫描光记录载体的装置，该光记录载体具有基本上平行的记录道用于以光可检测的标记图案记录信息，该记录道具有摇摆凹槽以及沿着该记录道的预定位置，在其上以凹坑形式存储信息，该装置包括用于以光束扫描记录道的光学系统、用于检测来自记录载体的光束的检测器、以及用于从该检测器的输出信号得出由该凹坑所表示的信息的第一信号处理器，其特征在于，该装置具有用于从检测器的输出信号获得由摆动所表示的信息的第二信号处理器，以及用于从第一信号处理器和第二信号处理器的信息输出信号形成信息信号的选择器装置。
11．根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该选择器装置被有效连接，以根据检测器输出信号的质量在信息输出信号之间选择。
12．根据权利要求10所述的装置，其特征在于，由该凹坑所表示的信息至少部分地与由摆动所表示的信息相同。
13．一种扫描光记录载体的方法，该光记录载体具有基本上平行的记录道用于以光可检测的标记图案记录信息，该记录道具有摇摆凹槽以及沿着该记录道的预定位置，在其上以凹坑形式存储信息，其特征在于，在扫描过程中，信息信号从凹坑、摆动、以及独立于选择标准的凹坑和摆动中的一种获得。
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