CN1328715C - 在预刻槽中的附加数据信道 - Google Patents

Abstract

描述了一种通过把标记写入轨道来记录信息的记录载体。所述记录载体具有用于表明所述轨道位置的预刻槽(14)。所述预刻槽展示摆动并且另外还展示了由与所述预刻槽形状相关的物理参数变化所构成的预刻槽调制(13)，所述物理参数例如宽度或深度。所述标记在经由辐射光束按照第一类型辐射变化—例如按照反射辐射改变来扫描轨道期间是可检测的。所述预刻槽调制(13)按照所述第一类型的变化也是可检测的，而所述摆动在按照第二类型辐射变化的所述扫描期间是可检测的。

Description

在预刻槽中的附加数据信道

本发明涉及一种用于通过把标记写入轨道来记录信息的可写类型的记录载体。

本发明还涉及一种用于扫描所述记录载体的设备和一种用于经由所述记录载体来提供信息的方法。

一种用于记录信息的记录载体已知于US 5,210,738。所述记录载体包括导向槽，通常称作预刻槽，用于表明轨道的位置，在所述轨道中通过记录光学上可读的标记采用预定义的方式来表示所述信息。通过轨道在横向上的周期偏移(也称为摆动)来使所述预刻槽弯曲。所述摆动依照第一附加信息在周期上变化，并且依照第二附加信息在振幅上变化。扫描设备具有用于产生用来扫描轨道的辐射光束的头。在所述扫描期间按照所扫描表面的反射率的变化来检测所述标记。由主检测器系统来检测所反射辐射的强度的变化。此外，所述扫描设备具有辅助检测器，用于基于所述摆动来产生跟踪伺服信号以便检测所述头相对于轨道的空间偏差。所述跟踪伺服信号用于控制传动器以便相对于轨道来定位所述头。检测所述摆动周期的变化以便获取第一辅助信息，例如地址信息。经由辅助检测器可以检测所述摆动振幅的变化以便获取第二辅助信息。已知记录载体的问题是所述第二辅助信息的量是受限制的。周期的变化和振幅的变化都影响弯曲，这是因为在周期和振幅两个方面来调制所述预刻槽的横向位置。这两个变化基于来自辅助检测器的信号必须是可分的。

因此本发明的目的是提供一种用于采用更方便的方式经由附加数据信道来向用户提供信息的记录载体、扫描设备和方法。

依照本发明的第一方面，所述目的是由通过把标记写入轨道来记录信息的可写类型的记录载体来实现的，在经由辐射光束按照第一类型辐射变化来扫描所述轨道的期间所述标记是可检测的，所述记录载体包括预刻槽，用于表明所述轨道的位置，所述预刻槽展示由所述预刻槽在横断于所述轨道纵向的方向上的位移构成的摆动，并且所述预刻槽展示由与所述预刻槽形状相关的物理参数的变化构成的预刻槽调制，在按照第二类型辐射变化的所述扫描期间所述摆动是可检测的，并且在按照所述第一类型进一步变化的所述扫描期间所述预刻槽调制是可检测的。

依照本发明的第二方面，所述目的由用于经由辐射光束来扫描记录载体上轨道的设备来实现，所述设备包括头，用于提供所述光束，前端单元，用于产生主扫描信号，以便在按照第一类型辐射变化的所述扫描期间检测所述轨道中的标记和预刻槽调制，并且用于产生辅助扫描信号，以便在按照第二类型辐射变化的所述扫描期间检测摆动，还包括预刻槽解调单元，用于从主扫描信号中获取依照预刻槽调制编码的附加信息。

依照本发明的第三方面，所述目的由经由记录载体向用户提供信息的方法来实现，所述方法包括步骤：提供上面所定义的记录载体，并且根据预刻槽调制来提供用于在记录载体上记录的信息。

该方案的效果是预刻槽具有变化的形状，例如深度或宽度，调制该形状变化以便编码二次信息。改变形状导致所反射辐射和预刻槽调制的变化，这些变化如同与由于记录标记引起的变化一样是可检测的。这有下列好处，即在不具有用于根据所述摆动来获取信息的辅助检测器的设备上，所述预刻槽调制也是可检测的，诸如在只用于扫描(预先)记录光盘的设备上。此外，用户可以基于按照预刻槽调制在可写记录载体上可用的辅助信息来存储信息，例如具体内容。另外应当注意，可以由现有的扫描设备在没有预刻槽调制的情况下读取记录载体上的主要信息(显然不利用来自所述预刻槽调制的附加数据)，这提供了向后兼容性。

本发明也基于下述认识。由标记引起的第一类型变化在高频范围产生读取信号，这是因为所述标记的数据容量是数据存储系统的主要设计目的。发明人看出至少所述读取信号谱的较低频率部分可以按照预刻槽的变化来调制。使用复杂信号处理可以把在读取信号中的第一类型变化与所述读取信号的其它变化相分离。相反地，如在US 5,210,738中进一步调制所述摆动的振幅会受到周期的调制已经存在于摆动的限制，所述周期具有基本上比读取信号更低的频率范围。此外，可用于处理第二类型变化以便产生伺服跟踪信号的检测器系统和信号处理通常具有有限的频率范围。从而按照依照本发明的预刻槽调制，使具有较大数据容量的附加数据信道可用。

在记录载体的实施例中，由于所述标记引起的第一类型变化基本上在第一频率范围内，而由于所述预刻槽调制引起的第一类型变化基本上在不同的频率范围内。这有下列好处，即可以容易地从用于检测所述第一类型变化的读取信号中过滤由于预刻槽调制所引起的变化。

在记录载体的在一个实施例中，由于所述摆动引起的第二类型变化基本上在摆动频率范围内，而由于所述预刻槽调制引起的第一类型变化基本上在不同的频率范围内。这有下列好处，即减少了在摆频调制和预刻槽调制之间的干扰或串扰。

在记录载体的实施例中，所述预刻槽调制表示节目信息，特别是用于访问将由标记、音频或视频处理软件记录的信息的访问信息，或者表示至少一部分音频或视频节目的内容信息。这有下列好处，即用户可以基于所述节目信息或当应用所述节目信息时存储或获取用户信息。

在所述设备的实施例中，主检测器装置包括过滤单元，用于从由主检测器所检测的读取信号中过滤频率范围，设置所述频率范围以便过滤由于所述预刻槽调制引起的第一类型变化。这有下列好处，即可以容易地从读取信号中隔离和/或删除由于预刻槽引起的变化。

在另外的权利要求中给出了依照本发明设备的进一步的优选实施例。

参考下面说明书中以举例形式描述的实施例，并且参考附图，本发明的这些及其它方面将得到进一步阐明并变得显而易见，其中

图1a示出了盘形记录载体，

图1b示出了记录载体的横截面，

图1c示出了轨道摆动的例子，

图1d示出了具有预刻槽调制的摆动，

图2示出了具有预刻槽调制检测的扫描设备，

图3示意地示出了未写入和写入磁道，和

图4沿着横断轨道方向示出了反射剖面。

在附图中，对应于已经描述元件的元件具有相同的附图标记。

图1a示出了具有轨道9和中心孔10的盘形记录载体11。依照螺旋型图案的圈来布置所述轨道9，所述圈在信息层上构成基本平行的轨道。记录载体可以是具有可记录类型信息层的光盘。可记录盘片的例子是CD-R和CD-RW和DVD+RW。在可记录类型的记录载体上的轨道9由在制造空白记录载体期间所预先压制的轨道结构来表明，例如预刻槽。在信息层上由沿着所述轨道记录的光学上可检测的标记来表示所记录的信息。所述标记按照第一物理参数的变化构成，并且借此具有与其周围不同的光学性质，例如反射的变化。

图1b是沿可记录类型的记录载体11的线b-b所截取的横截面，其中透明衬底15具有记录层16和保护层17。轨道结构例如由预刻槽14构成，所述预刻槽14使读/写头能够在扫描期间沿着轨道9行进。可以把预刻槽14实现为刻痕(indentation)或隆起(elevation)，或可以由具有与所述预刻槽的材料不同的光学性质的材料构成。所述预刻槽使读/写头能够在扫描期间沿着轨道9行进。轨道结构还可以由规律分布的子轨道形成，所述子轨道定期使伺服信号出现。所述记录载体意在可以携带实时信息，例如视频或音频信息，或者其它信息，诸如计算机数据。

图1c示出了如在图1a中元件12所表明的轨道摆动的例子。所述图示出了轨道横向位置的周期变化，也称作摆动。所述变化使附加信号出现在辅助检测器中，例如在扫描设备头中的卫星点检测器中。所述摆动例如是调频的，并且在所述调制中编码位置信息。可以在US 4,901,300(PHN 12.398)和US 5,187,699(PHQ 88.002)中找到在包括采用这种方式编码的盘信息的可写CD系统中、如图1c所示的对现有技术摆动的全面描述。如下所论述，依照本发明，所述预刻槽具有由物理参数变化构成的预刻槽调制，所述物理参数与预刻槽的形状有关。

图1d示出了具有预刻槽调制的摆动。该图示出了具有预刻槽调制13的摆动预刻槽14。依照将要编码的附加信息信号来改变作为局部横截面形状的预刻槽的形状。在形状上的这种改变影响在扫描期间从轨道所反射的辐射，并且借此可以被检测。如图所示，依照数字调制模式来调制所述预刻槽的宽度。

沿着所述轨道的槽形(宽度，深度)调制可用于产生附加数据信道。然后未记录的盘片(R或RW类型)包含主数据信道。应当注意，可以使用任何调制模式，例如缓慢改变宽度的模拟模式，或具有宽度变化为‘恒定长脉冲’的调制模式，其按照所述脉冲的位置来编码附加数据。附加数据信道可以是调长的、调频的、调幅的、调相的或任何其它调制方案，甚至最好将其附加到高频数据上。为了使主要和附加数据信道能分离，所述附加数据信道具有明显大于主(高频)信道的位长(即使用较低空间频率)，并且优选地是，使用比高频信道更小的幅度变化。带通频率滤波器可用于分离低和高频数据模式。应当注意，因素10的频率差容易使附加数据信道占主信道数据容量的10％。使用复杂信号处理算法可以进一步增加数据容量。所建议的解决办法包括附加调制HF信号的振幅。这可以在不较大影响所述HF数据的内容或质量的情况下来完成。从而当然在不获取额外数据的情况下，仍然可以依靠现有的系统来读取结合这种附加数据流的盘。

在记录载体的实施例中，依照调制模式来改变所述预刻槽的深度。进一步的实施例具有宽度和深度的组合，或任何其它适当的形状改变，所述形状改变会影响从所述轨道所反射的辐射。应当注意，反射所产生的改变应该是与由于编码主要记录信息的标记所引起的反射的改变相似的类型，即至少可以与由于摆动所引起的反射类型改变区分而检测。具有相同类型的反射辐射变化允许单个检测器系统和前端电路产生扫描信号，所述扫描信号适用于获取主要信息和辅助信息。

为了制造这种记录载体，制得主盘。在主过程期间，由激光束记录器通过利用所述轨道标称中间位置的小的横向偏移来写入所述摆动，并且还调制主激光束的激光功率强度以便提供预刻槽形状调制。

在通过扫描读出数据期间，所述摆动经由第二类型辐射变化是可检测的，所述第二类型辐射变化诸如在反射光束横截面中强度的变化，其可由检测器部分或附加检测器检测以便产生跟踪伺服信号。根据上述CD-R和CD-RW系统，检测跟踪伺服系统的摆动是公知的。

应当注意，辅助信息可以用于在扫描设备或主计算机中处理的控制信息，例如用于访问记录信息的代码、用于支持拷贝控制的标识符、反盗版信息及其它访问机制。附加数据信道中的控制信息可以表示用于防止非法拷贝的唯一标识代码或水印。在一个实施例中，使附加信息对所述用户可用。所述附加信息可以是软件程序，例如用于处理、解压缩或编辑音频或视频材料，或‘免费软件’类型版本的软件程序，用于使用户试验所述软件的功能。在一个实施例中，所述附加信息是音频或视频内容信息，诸如电影的片花或某些音频的MP3版本。用户可能对完整版本的电影或音频感兴趣。供应商可以例如经由互联网使这种完整版本可用，然后可以把所述版本下载到记录载体并且记录在其上。实际上经由也包括在所述预刻槽调制内的访问码来控制从记录载体获取并访问完整版本。例如，供应商可以向用户提供几个电影的片花或软件程序，例如5个，并且只允许用户记录其中之一。然后所述用户当购买可记录盘片时为一个电影付费。从而，内容供应商销售具有一个或多个样本内容信息的记录载体，并且特别是经由像互联网之类的网络来使所用的所述样本的完整版本对于用户可用。

图2示出了具有预刻槽调制检测的扫描设备。所述设备具有用于扫描记录载体11上的轨道的装置，所述装置包括用于旋转记录载体11的驱动单元21、头22、用于相对于所述轨道来定位头22的伺服单元25，以及控制单元20。所述头22包括已知类型的光学系统，用于产生辐射光束24，通过光学元件引导所述辐射光束24聚焦在所述记录载体信息层的轨道上的辐射点23。所述辐射光束24由例如激光二极管之类的辐射源产生。所述头还包括(未示出)聚焦传动器，用于沿着所述光束的光轴来移动所述辐射光束24的焦点，还包括跟踪传动器，用于在轨道中心的径向上精确定位点23。所述跟踪传动器可以包括用于径向移动光学元件的线圈，或作为选择可以被配置成改变反射元件的角度。由来自伺服单元25的传动器信号来驱动所述聚焦和跟踪传动器。为了读取，在头22中由例如四象限二极管之类的通常类型检测器来检测由信息层反射的辐射，以便产生与前端单元31耦合的检测器信号，所述前端单元31用于产生各种扫描信号，包括主扫描信号33和错误信号35以便跟踪并聚焦。把错误信号35与伺服单元25耦合以便控制所述跟踪和聚焦传动器。由通常类型的读取处理单元30处理的主扫描信号33以便获取信息，所述读取处理单元30包括解调器、去格式器和输出单元。

所述控制单元20控制扫描以及获取信息，并且可以被配置成接收来自用户或主计算机的命令。经由例如系统总线之类的控制线26来把所述控制单元20连接到在所述设备中的其它单元。所述控制单元20包括控制电路，例如微处理器、程序存储器和接口，用于执行如下所述的过程和功能。还可以把所述控制单元20实现为逻辑电路中的状态机。在一个实施例中，控制单元执行处理附加信息以便访问如上所指出的主信息的功能。

所述设备包括预刻槽解调单元32，用于如下检测在扫描信号中的预刻槽调制。从前端单元31接收主扫描信号33。例如由具有低通或通带功能的过滤单元34来删除由于主信息标记所产生的在信号33中的成分，并且隔离由于预刻槽调制所产生的成分。用于重构辅助信号数据时钟的定时恢复可以是基于所述摆频或预刻槽调制本身的。在一个实施例中，定时恢复是基于为主数据所获取的数据时钟的。可以应用同步检测来检测辅助数据的数据位。在一个实施例中，预刻槽调制具有信道代码和/或错误校正码，并且所述检测单元具有信道代码解调器和错误校正单元。

读取处理单元包括像限幅器之类的解调电路，用于把读取信号解调为数字位值。应当注意，快的限幅器在不进一步修改的情况下，特别是当辅助标记导致相对小的振幅差异(例如15％)时，可以适应由所述辅助标记所引起的变化。在一个实施例中，读取处理单元30适于在有由预刻槽调制所产生的预刻槽信号成分的情况下，从主扫描信号中检测标记。例如所述单元可以包括过滤单元，用于基本上阻塞所述预刻槽信号成分的频率范围。在一个实施例中，所述读取处理单元与预刻槽调制单元耦合，以便接收用于表示所检测的预刻槽调制的预刻槽信号。把所述预刻槽信号与主扫描信号组合，例如相减，以便基本上消除所述预刻槽信号成分。作为选择，位检测器单元的限幅器等级可以适合于受预刻槽调制影响的所检测的平均反射等级。

在一个实施例中，前端单元31具有组合电路，其添加来自几个检测器的信号以便产生作为扫描信号的镜像信号，所述镜像信号表示来自经由轨道反射的辐射光束的辐射量。在一个实施例中，所述组合电路组合来自每个可用检测器部件的信号。表示总反射的这种信号可以分离地与预刻槽解调单元32耦合。

在一个实施例中，所述设备具有用于在记录载体上记录信息的装置，其类型可以是可写的或可再写的，例如CD-R或CD-RW，或DVD+RW或BD。所述设备包括写入处理装置，用于处理所述输入信息来产生写入信号以便驱动所述头22，所述装置包括输入单元27和调制器装置，所述调制器装置包括格式器28和调制器29。为了写入信息，控制所述辐射以便在记录层上创建光学上可检测的标记。可以采用任何光学上可读的形式来获得所述标记，例如当把所述标记记录在诸如染料、合金或相变材料之类的材料中时获得的形式，例如具有不同于其周围的反射系数的区域的形式，或者当所述标记记录在磁光材料中时获得的形式，例如具有不同于其周围的极化方向的区域的形式。

写入和读取用于在光盘上记录和格式化、错误校正和信道编码规则的信息在现有技术中是公知的，例如根据CD或DVD系统。在一个实施例中，输入单元27包括压缩装置，用于诸如模拟音频和/或视频，或数字未压缩的音频/视频的输入信号。在MPEG标准中描述了用于视频的适当的压缩装置，在ISO/IEC 11172中定义了MPEG-1，而在ISO/IEC 13818中定义了MPEG-2。作为选择，已经可以依照这种标准来编码所述输入信号。

图3示意地示出了未写入和写入轨道。未写入轨道(俯视图)41具有第一部分45和第二部分46，所述第一部分45由于预刻槽调制所以具有较大深度，而第二部分46具有正常深度。由曲线42给出了所产生的反射。更深的部分45产生减弱的反射。在写入主要数据标记之后所述轨道的相同扇区被示为写入磁道(俯视图)43。曲线44表明所产生的反射。所述轨道更深的部分47产生不同的反射模式48。有效地是，所述预刻槽的深度产生除来自轨道之外的来自预刻槽和凸区部分的光线的干涉。所述干涉导致所检测的辐射的幅度变化。如果遇到两个槽深，那么当扫描点位于轨道中心时基本上产生两个反射等级。

用户记录穿过所述预刻槽浅部和深部的高频数据。在记录用户数据之后，附加数据信道作为反射调制存在，如在曲线44中表明。

图4沿着横断轨道方向示出了反射剖面。在水平方向上给出了半径位置，即在横断于所述轨道的方向上读取点的空间偏差，0对应于以预刻槽为中心的辐射点，-0.5和0.5对应于刚好在两个预刻槽之间凸区上的点。使用40％沟槽占空度(宽度与轨道间距的比例)，上面的图示出了作为半径位置的函数的预刻槽的调制深度的结果。曲线51表明25nm深度的预刻槽的反射等级(使用蓝色激光)，而曲线52表明35nm深度的预刻槽的反射等级。箭头53表明反射等级的差异，其可用于使用中心点来检测所述预刻槽深度调制。下面的图示出了对于两个不同槽宽使用30nm槽深对预刻槽宽度调制的影响。曲线54表明30％沟槽占空度，而50％沟槽占空度基本上产生平坦曲线56。应当注意在实际环境中，平均反射不应该是平坦曲线，这是因为所述预刻槽仍然具有当所述点离开中心时产生跟踪错误信号的基本功能。箭头55表明反射等级的差异，其可用于使用中心点来检测所述预刻槽宽度调制。该图示出了两种方法都导致(在沟槽上)反射的可区分的变化，以能够检测低频的数据信道。

尽管已经基于反射的改变按照使用光盘的实施例大体上解释了本发明，但是本发明也适用于其它记录载体，诸如矩形光卡，磁光盘片或任何其它信息类型的存储系统，其在可写记录载体上具有预先应用的模式。应当注意，在该文档中词‘包括’不排除那些除列出之外的其它元件或步骤的存在，并且在元件之前的词“一个”或“一种”不排除多个这种元件的存在，任何参考符号不限制所述权利要求的范围，本发明可以借助于硬件和软件实现，而且几个‘装置’或‘单元’可以由相同的硬件或软件项来表示。此外，本发明的范围不局限于所述实施例，并且本发明在于上述每一个新颖特征或所述特征的组合。

Claims (10)

1.用于通过把标记写入轨道来记录信息的可写类型的记录载体，所述标记在经由辐射光束按照第一类型辐射变化来扫描轨道的期间是可检测的，

所述记录载体包括表明所述轨道位置的预刻槽，所述预刻槽展示了由在横向于所述轨道纵向的方向上预刻槽的位移构成的摆动，并且所述预刻槽展示了由与所述预刻槽形状相关的物理参数的变化构成的预刻槽调制(13)，

所述摆动在按照第二类型辐射变化的所述扫描期间是可检测的，并且所述预刻槽调制在按照所述第一类型进一步变化的所述扫描期间是可检测的，

由于所述标记引起的第一类型变化是在第一频率范围内，其特征在于由于所述预刻槽调制引起的第一类型变化是在第二不同的频率范围内，该范围用于以所述预刻槽调制的第一类型变化来编码附加的信息。

2.如权利要求1所述的记录载体，其中所述第一类型变化是用于辐射的轨道的反射等级的变化。

3.如权利要求1所述的记录载体，由于所述摆动引起的第二类型变化在摆动频率范围内，而由于所述预刻槽调制引起的第一类型变化在不同的频率范围内。

4.如权利要求1所述的记录载体，其中与所述预刻槽形状相关的物理参数的所述变化由所述预刻槽的深度或宽度的变化来构成。

5.如权利要求1所述的记录载体，其中所述预刻槽调制表示用于控制恢复所述信息的控制信息。

6.如权利要求1所述的记录载体，其中所述预刻槽调制表示节目信息，特别是用于访问将由标记、音频或视频处理软件记录的信息，或者表示至少一部分音频或视频节目的内容信息。

7.用于经由辐射光束(24)扫描在记录载体(11)上的轨道的设备，所述记录载体包括表明所述轨道位置的预刻槽(14)，所述预刻槽展示了由在横向于所述轨道纵向的方向上预刻槽的位移所构成的摆动，并且所述预刻槽展示了由与所述预刻槽形状相关的物理参数的变化所构成的预刻槽调制(13)，

所述设备包括：

-头(22)，用于提供光束，以及

-前端单元(31)，用于产生主扫描信号(33)以便在按照第一类型辐射变化的所述扫描期间检测在所述轨道中的标记和预刻槽调制，并且用于产生辅助扫描信号(35)以便在按照第二类型辐射变化的所述扫描期间检测所述摆动，

由于所述标记引起的第一类型变化是在第一频率范围内，其特征在于所述设备包括：

-预刻槽解调单元(32)，用于从主扫描信号(33)中获取在来自第二频率范围的所述预刻槽调制的第一类型变化内编码的附加信息，所述第二频率范围不同于第一频率范围。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述预刻槽解调单元(32)包括过滤单元(34)，用于从主扫描信号(33)过滤第二频率范围。

9.经由记录载体向用户提供信息的方法，所述方法包括步骤：

-提供如权利要求1至6的任一权利要求所述的可写类型的记录载体，

根据预刻槽调制来提供用于在记录载体上记录的信息。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述记录载体具有内容信息的一个或多个样本，并且所述的提供用于记录的信息包括使用户可以特别是经由网络来使用所述样本的完整版本。

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