CN1459111A - 记录载体和用于扫描记录载体的设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种记录载体(1)，它具有表示信息轨迹(9)的伺服轨迹(4)，所述信息轨迹用于记录由标记代表的信息块，所述伺服轨迹(4)具有在第一频率处物理参数的周期性变化和用于对记录载体信息进行编码的被调制部分。被调制部分具有由所述周期性变化的相位调制构成的位同步单元和包括通过直接数字调制来编码的记录载体信息的数据位的数据部分。可选地，被调制部分包括基本上与第一频率不同的第二频率，用于对记录载体信息数据位进行编码，第二频率为第一频率的整数倍N。记录和/或重放设备具有用于记录和/或读取信息块和用于读取记录载体信息的装置。

Description

记录载体和用于扫描记录载体的设备
本发明涉及一种包括表示信息轨迹的伺服轨迹的记录载体，所述信息轨迹欲记录由标记所代表的信息块，所说标记具有以通道位表达的长度，所述伺服轨迹具有物理参数的周期性变化，所述周期性变化被调制用于对记录载体信息进行编码。
本发明进一步涉及包括用于写入和/或读取信息块的装置的记录和/或重放设备，所述信息块由具有在记录载体上信息轨迹中以通道位所表达的长度的标记来代表，所述设备包括用于扫描伺服轨迹并检索记录载体信息的装置。
本发明进一步涉及一种制造记录载体的方法。
从WO 00/43996(PHN 17323)中可得知记录载体以及用于读取和/或写入信息、在开始段中所限定类型的设备。所述信息被编码为信息信号，该信息信号包括时间码并可依照这个时间码被细分为信息块，所述时间码被用作地址，如被CD-ROM或DVD+RW。记录载体具有通常被称为预开槽的伺服轨迹，用于当扫描该轨迹时产生伺服信号。预开槽的物理参数例如径向位置，周期性地进行变化，形成了所谓的摆动(wobble)。在扫描轨迹期间，这种摆动导致伺服信号的变化。该变化通过记录载体信息例如同步符号和被编码位置信息来调制，所述位置信息表示轨迹距起点的绝对长度。在记录期间，尽可能使信息块的位置与同步符号同步，这样信息块在记录载体上相应于其地址的位置处被写入。
已知系统的一个问题是预开槽的摆动信号不能被可靠地解调以便于恢复被编码的位置信息。
例如，本发明的一个目的是提供一种记录载体和在其中可容易地记录和读取记录载体信息的设备。
依照本发明，如在开始段中所限定的记录载体的特征在于权利要求1。依照本发明的第二方面，如在开始段中所限定的记录载体的特征在于权利要求6中。进一步，在开始段中描述的记录和/或重放设备的特征在于权利要求12中。这具有了可独立于一种类型的调制而检测数据位的效果，所述调制具有与非调制的周期性变化基本上不同的地方。进一步的优点是，在检测可被用于在记录时定位标记的周期性变化的物理位置过程中的扰动是精确的，因为当与被调制变化如频率调制进行比较时，相邻轨迹中基本上不同的调制确实对非调制变化具有低影响。
记录载体另一个实施例的特征在于，一个周期性变化的长度对应于通道位的第三个预定数字。该效果为，第n个通道位的标称位置正好对应于被第三个预定数字所除的第n个周期性变化的物理位置。这具有可使记录位置与周期性变化同步的优点。每个周期性变化的通道位相对小的第三个预定数字允许定位的高精度。特别地，32为一合适的数字，因为这足够地长于在公用通道编码中所使用的最长标记，其小于16的通道位，并且允许在二进制系统中容易进行地址计算。
依照本发明的方法、设备和记录载体的进一步优选实施例在相关的权利要求中给出。
从在以下描述中举例描述的实施例和附图来看，本发明的这些和其它方面将是明显的，并且将进一步参照所述实施例和附图来说明，在附图中
图1示出一种记录载体，
图2示出伺服轨迹频率调制，
图3示出伺服轨迹数字调制，
图4示出位同步和字同步，
图5示出一种重放设备，并且
图6示出一种记录设备
图7示出一组地址符号
图8示出地址字的内容
图9示出DVD+RW中的摆动
图10示出逆序字同步
图11示出伺服轨迹开/关调制
图12示出有位同步的伺服轨迹开/关调制
在不同的图中相应的单元具有相同的参考数字。
图1a示出包括欲进行记录的连续轨迹9的盘形记录载体1，所述轨迹在绕线3的螺旋图形中被安排。该绕线亦可被以同心安排而取代螺旋安排。记录载体上的轨迹9由伺服轨迹来表示，在其中例如预开槽4使读/写头在扫描期间遵循轨迹9。伺服轨迹亦可由例如在伺服轨迹系统中周期性地导致信号发生的规则扩展的子轨迹而形成。图1b示出沿记录载体1的线b-b的横截面，在其中透明基片5被记录层6和保护层7覆盖。预开槽4亦可被安排为平地或是与其环境不同特性的材料。记录层6可通过用于记录和/或写入信息的设备如已知的可读CD或用于计算机用途的硬盘以光学方式、磁光或磁性方式被淀积。附图的图1c和1d示出预开槽的周期性调制(通常被称为摆动)的两个实例。这种摆动导致附加信号在伺服轨迹记录器中产生。在现有技术中，所述摆动为例如频率调制的，而盘信息为编码的调制。可在US4,901,300(PHN 12.398)和US 5,187,699(PHQ 88.002)中发现可刻CD系统的全面描述，所述系统包含以这样方式得到的盘信息。
图2示出伺服轨迹频率调制。伺服轨迹的较大部分是以所谓单调的常量摆动频率而被调制的。单调部分与小的被调制部分交替出现，这在图2中示出。上部迹线示出用于字同步图形的被调制部分，第二和第三迹线示出用于数据位data＝0和data＝1的被调制部分。每个被调制部分以对应于一个摆动周期长度的位同步单元(位同步)而开始。位和字同步由基本上较高的频率构成，在图2中为摆动频率的倍数。数据位具有两个部分，由于这种基本上的不同，可容易地检测到在这样频率处的一个。
图3示出伺服轨迹数字调制。顶部迹线示出单调摆动，它可被用作用于在解码器中锁定PLL(锁相环路)的基准摆动。示出了将反相摆动用于第二迹线中的时序信号位同步和字同步。这对于从单调摆动来检测是鲁棒的。使用直接数字调制来对地址位进行编码，在图3中应用了RLL摆动调制，这是鲁棒的，因为可从时序信号得知位置。这样的运转长度限定的调制具有邻接的零和一的最大长度，其具有这样的优点：因为信号逆转在短周期内发生，所以可容易地将该信号解码。进一步，该调制不同于相位调制，因此可容易地将其解码。在摆动检测中有四个步骤，步骤一是将摆动PLL锁定于长的单调部分，步骤二是锁定于位同步，其为等距反相摆动。步骤3是锁定于字同步，其为等距反相摆动的图形，这是不同于位同步的反相摆动图形。步骤4是读取用于数字调制摆动的地址数据。为了具体的实施，对被编码地址的长度和欲被记录的数据之间的关系的实际选择如下：
位同步为等距，这是将解码器锁定于位同步所需要的。该距离为71个摆动中一个位同步，并且每个摆动为69T，T为欲被记录数据的通道位周期。一个地址字包括许多位同步，地址字的长度为49个位同步。位同步本身为如图3中所示的一个反相摆动。数据在块(RUB，记录单元块)中被记录。RUB为用于记录的最小单元并由496个数据帧和一个链接帧组成。则RUB包含1932个通道位的497帧，这导致每个RUB有497*1932/69＝13916个摆动。进一步，在每个RUB中，4个地址被定位，因此为3497(＝49*71)个摆动/地址。地址符号的数字调制可以是如以下的RLL调制。对数字的零(“0”)，将主光束(并因此伺服轨迹)移到记录载体内，而对数字的一(“1”)，将主光束移到外面。优选地，记录信息(用于控制记录过程的地址和辅助码)的数据位的长度等于摆动周期。检测可通过积分来完成，而积分时间可从摆动PLL容易地得到。进一步，数据位是以DC自由方式(DC free way)即等数量的“0”和“1”来被编码的。实现对伺服信号没有影响如下：k-1(k+1为连贯的“0”或“1”的最大数量)，所述k约束限定了低频率内容并允许高通过滤。
在将地址和辅助数据编码为摆动的过程中，建议在位同步之后将许多地址位结合到地址位符号中。在图3中许多地址位被散播于地址符号中。在DVD+RW中，在每个位同步之后仅1个地址位被编码。现在，为了在读取时较好地防止误差，选择地址符号以组成适合于检测和校正(ECC)的一组。对基于4位符号的ECC，由于对短脉冲串较低的敏感度，在每个位同步之后存储4位或1个四位字节是较好的。
图7示出合适的地址符号组。为使具有加重平均距离的至少16个不同符号等于至少4，我们需要具有10个摆动周期长度的地址符号。地址符号之间的加重平均距离4允许在不同字之间好的区分。如以下选择地址符号的数量：为了充分的寻址，建议使用48个地址位，在12个地址符号中被编码，每个包含4位的1个四位字节。优选地，在地址字中包括不被地址符号跟随的隔离位同步。优点是改进了到位同步的锁定，因为将检测到较低数量的错误位。当检测被调制地址数据位的下一个位同步时，检测器可能混淆地址位和位同步。隔离位同步不可能被混淆，因为仅非调制的摆动包围着隔离位同步。
实际的选择是使4个位同步中的1个被地址符号跟随，并且通过使一个位同步被字同步跟随，总长度为49个位同步(如以上所述)。
图8示出依照一不同实施例的地址字的内容。地址字为60个地址位，即15个地址符号，每个包含1个四位字节。现在，较多的位可用于数据和/或ECC，并且最大数量的位可用于基于四位字节的ECC。为保持限定于49个位同步的相同长度的总地址字长度，现在3个位同步中的1个被地址符号跟随。
图4示出位同步和字同步。上部的迹线A表示一个反相摆动的位同步。迹线B表示2个反相摆动的较强位同步。进一步的选择在迹线C中示出，其中位同步不相邻于数字调制区域而是在左边较远处。字同步的特性如下：它是基于反相摆动的图形，例如，如图3中所示的4个连贯的反相摆动。可选地，字同步可基于专门的“地址符号”，其不在被用于对地址位进行编码的地址符号组中出现。这样的基于单独的专门地址符号的字同步具有这样的缺点：对字同步的检测仅与对较远的数据四位字节之一的检测一样强，这可能是不够的。这可通过使用较大的加重平均距离或违反编码的其它约束(如k约束)得到改进。建议在49个位同步的至少一个之后包括字同步，但通过在每个地址字内多于一个的位同步之后包括字同步，可使得检测较为可靠。在此情况下，可将检测器中的预测用于可靠地检测字同步。略微不同的字同步可被用于在地址字内区分字同步的位置。例如，图4的迹线D表示由一个反相摆动构成的第一字同步(字同步0)，而迹线E表示由4个反相摆动构成的第二字同步(字同步1)。这样的不同字同步可被容易地区分。基于反相摆动的这样的字同步对地址符号区域中的专门符号来说是优选的，因为有较多的摆动和较少的数字调制。可选地，字同步亦可位于位同步之前。
图5和6示出依照本发明用于扫描记录载体1的设备。在光盘上写入和读取信息以及格式化、误差校正和通道编码准则是在例如CD系统的技术中被众所周知的。图5的设备被安排用于读取记录载体1，所述记录载体与图1中所示的记录载体相同。该设备被提供有用于扫描记录载体上的改进的读取头52和读取控制装置，包括用于旋转记录载体1的驱动单元55、例如包括通道解码器和误差校正器的读取电路53、跟踪单元51和系统控制单元56。读取头包括普通类型的光学元件，用于产生通过被引导经过光学元件的辐射光束65聚焦于记录载体记录层轨迹上的辐射光斑66。辐射光束65由例如激光二极管的辐射源产生。读取头进一步包括用于将辐射光束65聚焦于记录层上的聚焦激励器和用于在轨迹中心的半径方向上精确定位光斑66的跟踪激励器59。所述设备具有用于在轨迹上的半径方向上粗糙定位读取头52的定位单元54。跟踪激励器59可包括用于径向移动光学元件的线圈，或者可被安排用于在部分光学系统被安装在固定位置上的情况下、在处于固定位置上的部分上或在读取头的可移动部分上改变反射元件的角度。被记录层反射的辐射由例如四象限二极管的普通类型检测器来检测，用于产生包括读取信号、跟踪误差信号和聚焦误差信号的检测器信号57。跟踪单元51被耦合于读取头以便于接收来自读取头的跟踪误差并控制跟踪激励器59。在读取期间，读取信号在读取电路53中被转换为输出信息，由箭头64所示。所述设备被提供有地址检测器50，用于当扫描记录载体的伺服轨迹时从检测器信号57检测并检索地址信息。该设备进一步被提供有系统控制单元56，用于接收来自控制计算机系统或来自用户的命令并用于通过控制线58，例如被连接到驱动单元55、定位单元54、地址检测器50、跟踪单元51和读取电路53的系统总线，来控制该设备。为了这个目的，系统控制单元包括控制电路，例如微处理器、程序存储器和控制门，用于执行以下所述的过程。系统控制单元56亦可被实施为逻辑电路中的状态机。读取设备被安排用于读取具有轨迹的盘，所述轨迹具有周期性变化，例如连续摆动。读取控制单元被安排用于检测周期性变化和用于取决于其从轨迹读取预定量的数据。特别地，地址检测器50被安排用于从被调制伺服信号来读取记录载体信息，例如位置信息和记录控制数据。地址检测器合适的实施例为同步频率检测器，用于检测被用于依照图2调制记录控制信息的频率。数字RLL调制可由在已检测到位同步之后开启的数字解调器来检测。进一步，用于被调制伺服信号的其它解调器可被使用。地址检测器进一步具有用于如参照图3和4所述检索记录载体信息字的字检测单元。在非调制摆动的长序列之后，如在字同步中所示，从反相摆动的预定数量来检测这样的字的开始。
图6示出用于在依照一种类型的本发明的记录载体上写入信息的设备，其可借助电磁辐射光束65以例如磁光或光学方式(通过相位变化或染色)来(重新)写入。该设备亦被用于读取，并且除了具有写入/读取头62和记录控制装置外，它包括与借助图5描述的用于读取的设备相同的元件，而记录控制装置除了包括例如格式器、误差编码器和通道编码器的写入电路60外，包括与读取控制装置相同的元件。写入/读取头62具有与读取头52相同的功能以及写入功能，并被耦合于写入电路60。提供给写入电路60输入端的信息(由箭头63表示)依照格式化和编码准则被分布在逻辑和物理扇区上并被转换为用于写入/读取头62的写入信号61。系统控制单元56被安排用于控制写入电路60并用于如上述用于读取设备而执行位置信息恢复和定位过程。在写入操作期间，代表信息的标记在记录载体上形成。例如通过将锁相环路锁定于其周期性，记录控制装置被安排用于检测周期性变化。对应于周期性特征的每个实例，例如一个摆动有32个通道位，预定、固定数量的通道位被记录。因此，在记录块的过程中，对代表信息的标记的记录正好与相应的摆动同步。在写入设备的实施例中，定位单元被安排用于基于摆动长度与通道位预定数量的精确对应而对待被记录的块进行定位，并且包括被安排用于在摆动中的地址字与例如依照DVD格式的信息块地址之间关系的基础上计算所述位置的计算单元。
在一实施例中，读取和/或写入设备包括锁相环路，例如被容纳于地址检测器中，所述锁相环路在扫描期间被锁定于轨迹的周期性变化，如摆动。在头52、62跳到新的扫描位置之后，锁相环路可在新位置被预设到数据时钟值，所述锁相环路的带宽可被增加以快速锁定于新的摆动频率。
应指出，DVD+RW盘包含摆动的槽。这些摆动具有两个功能：产生精确且稳定的写入时钟以及检索地址信息。这给出对摆动的冲突需要。首先为了产生最佳的写入时钟，摆动应尽可能单调，那么以高精度来锁定PLL是最容易的。其次为了鲁棒检索足够高比率的地址信息，摆动应以一个或另一个方式而被调制(在DVD+RW中使用相位调制，但是相同的情况适用其它调制方案，如频率调制)。调制意味着摆动不是纯粹单调的。
图9示出DVD+RW中的摆动。所述盘包含93个摆动的结构，其包括85个单调摆动和8个摆动的ADIP单元。这种结构被重复52次以形成ADIP字。每个ADIP字以包含字同步的ADIP单元而开始，字同步后跟有被51个ADIP单元，其包含数据0或者1。具有字同步的ADIP单元具有在长度3的字同步区域中的3个反相摆动，而具有数据的ADIP单元具有在长度4的数据区域中的2个反相摆动。图9示出每个ADIP单元91以具有总是反相的1个摆动的长度的位同步区域92开始。这导致了在不同区域中反相摆动的以下平均数量。位同步区域92：100％的反相摆动；字同步区域93：2％的反相摆动；数据区域94：49％的反相摆动；单调摆动区域95：0％的反相摆动。问题是为了产生写入时钟，人们可进行选择以使用所有摆动，并接受被调制部分中的相位误差恶化了时钟的抖动这一点。在优选实施例中，仅单调摆动区域95被用于产生写入时钟并忽略(取消)用于PLL的调制部分。这具有PLL看不到调制部分中的相位误差的优点，但缺点是部分正摆动中的相位信息也被舍弃。进一步的选择是使用单调摆动区域95和字同步区域93两者。以这种方式，与第二个选择相比，通过增加仅很小数量的反相摆动，正向摆动的数量被增加。此最后一个选择的问题是字同步区域93和单调摆动区域95彼此不相邻，这使得实施变得复杂。
图10示出逆序字同步。逆转字同步区域101和数据区域100的顺序，这样字同步区域101和单调摆动区域102相邻，允许使用所有摆动信息来锁定摆动PLL，以便于恢复摆动频率。对于具有逆序字同步的摆动，这允许依照上述最后一个选择的检测器可被简单实施。
图11示出伺服轨迹开/关调制。通过关闭摆动信号来对用于位同步和字同步的同步信号进行编码，即所谓的开/关调制。进一步，通过结合摆动周期和被关闭的区域来对数据位进行编码。该格式适合于只有槽的记录载体的地址格式。信噪比可能小于相位调制摆动的情况，但如果那不是系统鲁棒性的关键因素，这将是无关紧要的，并且检测较为简单。在优选实施例中，反相摆动可在字同步和/或位同步中被使用以用于时序的目的。
图12示出有位同步的伺服轨迹开/关调制。通过反相摆动对位同步进行编码。
尽管本发明已使用摆动调制通过实施例被说明，然而轨迹的任何其它合适的参数亦可被调制，例如轨迹宽度。还有，对于记录载体，已描述了光盘，但亦可使用其它媒介，如磁盘或磁带。应指出，在本文档中，单词“包括”不排除那些所列以外的元件或步骤的存在并且元件之前的单词“一”或“一个”不排除多个这样元件的存在，任何参考符号不限定权利要求的范围，本发明可通过硬件和软件两者来实施，并且几个“装置”可由硬件的相同项来表示。进一步，本发明的范围不局限于实施例，并且本发明存在于上述每个或所有新特点或特点的结合中。

Claims (15)

1.记录载体，包括表示信息轨迹(9)的伺服轨迹(4)，所述信息轨迹欲用于记录由具有以通道位表达的长度的标记所代表的信息块，所述伺服轨迹(4)具有在第一频率处物理参数的周期性变化和用于对记录载体信息进行编码的被调制部分，特征在于被调制部分包括基本上与第一频率不同的第二频率用于对记录载体信息数据位进行编码，第二频率为第一频率的整数倍N。
2.如在权利要求1中要求的记录载体，其中在所述周期性变化的M个周期对应于记录载体信息的一个位的情况下，第二频率为倍数N被M除。
3.如在权利要求1中要求的记录载体，其中被调制部分包括直接代表数字位的低频率单元，所述低频率小于第一频率至少四倍。
4.如在权利要求1中要求的记录载体，其中被调制部分包括同步部分和数据部分，同步部分包括与未被调制周期性变化的相位相反的至少一个周期的相位的所述周期性变化。
5.如在权利要求1中要求的记录载体，其中一个周期性变化的长度对应于通道位的第三个预定数字。
6.记录载体，包括表示信息轨迹(9)的伺服轨迹(4)，所述信息轨迹欲用于记录由具有以通道位表达的长度的标记所代表的信息块，所述伺服轨迹(4)具有在第一频率处物理参数的周期性变化和用于对记录载体信息进行编码的被调制部分，特征在于被调制部分包括由所述周期性变化的相位调制构成的位同步单元和包括通过直接数字调制来编码的记录载体信息的数据位的数据部分。
7.如在权利要求6中要求的记录载体，其中数据部分包括包含许多数据位的数据字。
8.如在权利要求7中要求的记录载体，其中从具有预定加重平均距离的一组数据字中选择数据字以便于在读取所述数据部分期间检测和/或校正误差。
9.如在权利要求6中要求的记录载体，其中被调制部分的基本小部分仅包括位同步单元，所述被调制部分的其余区域包括无调制的所述周期性变化。
10.如在权利要求6中要求的记录载体，其中位同步单元由在180度相位调制处的N个周期的所述周期性变化构成，N为至少1的整数值。
11.如在权利要求6中要求的记录载体，其中被调制部分亦包括由周期性变化的相位调制构成的字同步单元，所述字同步部分位于所述字同步单元之前或所述数据部分之后。
12.记录和/或重放设备，包括用于写入和/或读取信息块的装置，信息决由具有在如以上述任何权利要求中要求的记录载体的伺服轨迹上的信息轨迹(9)中的数据位所表达的长度的标记来代表，所述设备包括用于扫描伺服轨迹(4)并检索记录载体信息的装置，特征在于该设备包括用于从被调制部分检索记录载体信息的数据位的解调装置。
13.如在权利要求12中要求的设备，其中该设备包括同步装置，用于同步于包含在被调制部分中的同步部分，所述同步部分包括与未被调制周期性变化的相位相反的至少一个相位的变化。
14.如在权利要求12中要求的设备，其中该设备包括记录定位装置，用于基于相应于信息块的一个周期性变化的物理位置来定位待记录的信息块，所述物理位置从相应于通道位的第三个预定数字的一个周期性变化的长度来计算。
15.制造如在任何权利要求1到11中要求的记录载体的方法，在其中记录载体被提供有表示信息轨迹(9)的伺服轨迹(4)，所述信息轨迹欲记录由具有以通道位表达的长度的标记所代表的信息块，所述伺服轨迹(4)具有在第一频率处物理参数的周期性变化和用于对记录载体信息进行编码的被调制部分，特征在于被调制部分包括基本上与用于对记录载体信息数据位进行编码的第一频率不同的第二频率，或在于被调制部分包括由所述周期性变化的相位调制构成的位同步单元和包括通过直接数字调制来编码的记录载体信息的数据位的数据部分。
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