CN1630906A - 用于磁畴扩展读取的数据相关场切换的方法和装置以及供该方法使用的记录载体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于读取磁畴扩展磁光记录媒体的方法和装置。从所获得的读取脉冲中得出外部磁场的切换时间，以及外部磁场的切换周期设置成大于存储层的信道位长度的值。由于降低了线圈和驱动器电路的带宽要求的事实而允许更高的数据率。

Description

用于磁畴扩展读取的数据相关场切换的方法 和装置以及供该方法使用的记录载体
本发明涉及用于读取磁畴扩展记录媒体、如MAMMOS(磁放大磁光系统)盘的方法、装置和记录载体，所述记录媒体包括记录或存储层以及扩展或读出层。
在磁光存储系统中，记录标记的最小宽度由衍射极限来确定，即由聚集透镜的数值孔径(NA)和激光波长来确定。宽度的减小一般基于更短波长的激光和更高NA的聚集光学器件。在磁光记录过程中，通过采用激光脉冲磁场调制(LP-MFM)，最小位长度可减小到低于光衍射极限。在LP-MFM中，通过场切换以及激光切换所引入的温度梯度来确定位转变。对于以这种方式记录的小新月形标记的读出，已经提出磁超分辨率(MSR)或磁畴扩展(DomEx)方法。这些技术基于具有若干静磁或交换耦合RE-TM层的记录媒体。根据MSR，磁光盘上的读出层设置成在读取期间掩蔽相邻位，而根据磁畴扩展，点中心的磁畴被扩展。磁畴扩展技术优于MSR的优点在于，可检测长度低于衍射极限的位，而信噪比(SNR)类似于大小与衍射极限点可比的位。MAMMOS是基于静磁耦合存储和读出层的磁畴扩展方法，其中磁场调制用于读出层中的扩展和扩展磁畴的收缩。
在上述磁畴扩展技术、如MAMMOS中，从存储层写入的标记通过激光加热并借助于外部磁场复制到读出层。由于这个读出层的低矫顽力，复制的标记将扩展以填充光点，以及可通过与标记大小无关的饱和信号电平来检测。外部磁场的反转会收缩扩展磁畴。另一方面，存储层中的空间不会被复制，没有出现扩展。因此，在这种情况下没有检测到任何信号。
读出过程中所用的激光功率应该高到足以实现复制。另一方面，更高的激光功率还增加温度引入的矫顽力分布与位模式的杂散场分布的重叠。随着温度提高，矫顽力Hc减小而杂散场增大。当这个重叠变得太大时，空间的正确读出因相邻标记产生的假信号而不再是可能的。这个最大与最小激光功率之间的差异确定功率余量，它随着位长度减小而急剧减小。实验表明，通过当前方法，0.10μm的位长度可被正确地检测，但功率余量实际为零(16位DAC的1位)。因此，对于最高密度，功率余量保持相当小，使得读出期间的光功率控制是必不可少的。
在传统的MAMMOS读出中，外部磁场采用与信道位的大小对应的周期来调制。这样，对各信道位进行位判决(标记或空间，即上或下磁化)。但是，外部磁场调制与盘上位模式的同步是关键的。例如，当复制窗口接近其正确读出的最大尺寸时，小相位误差已经引入假峰值。为了这种同步，可使用定时磁场和/或磁道中的摆动。这样，相当合理的频率控制是可行的，但相位误差却极难避免。
另外，对于高密度、高数据率应用，等于信道位的大小的场周期要求极快的线圈和驱动器电子装置(是记录的两倍)。换言之，线圈和驱动器系统的有限带宽(当前≌200MHz)可能限制可达到的数据率(例如大约100Mb/s)。
本发明的一个目的是提供一种用于磁畴扩展读出的读取方法和装置及记录载体，它们允许更高的读出数据率。
通过如权利要求1所述的方法、通过如权利要求8所述的装置以及通过如权利要求14所述的记录载体来实现这个目的。
因此，由于降低了用于产生外部磁场的线圈和驱动器电路的带宽要求的事实而允许更高的数据率。大的场周期导致较长标记扫描宽度的异步读出。但是，如果复制窗口的大小为已知，则正确的检测是可能的。
切换周期最好设置成等于最大允许复制窗口与信道位长度之和的值，例如，若最大允许复制窗口大小为信道位长度的两倍，则设置成等于信道位长度的三倍的值。
可通过测量外部磁场保持在扩展方向的时间延迟来确定空间扫描宽度。由于这个延迟时间没有固定周期的事实，因此小于信道位长度的空间增量可用来极大地提高分辨率。
根据另一个有利的发展，读出信息可以仅从空间扫描宽度获得。虽然这降低了存储效率，但由于标记不再包含信息，因此明显降低了对复制窗口控制的要求。这可补偿存储效率的降低。
读取装置的设置部件可配置成把切换周期设置为等于最大允许复制窗口与所述信道位长度之和的值。
此外，可在读取装置中提供确定部件，用于通过测量所述外部磁场保持在扩展方向的时间延迟来确定空间扫描宽度。具体来讲，确定部件可包括用于计算时间延迟的计时器部件。
在从属权利要求中定义了其它有利的进展。
下面根据优选实施例并参照附图来描述本发明，其中：
图1表示根据一个优选实施例的磁光盘播放器的示意图，
图2表示读出操作的读出波形，其中固定的场周期对应于一个信道位长度，
图3表示读出操作的读出波形，其中具有各种窗口大小以及对应于三个信道位长度的固定场周期，以及
图4表示说明作为空间扫描宽度的函数的MAMMOS峰值延迟的特性的示意图。
现在根据如图1所示的MAMMOS盘播放器来描述一个优选实施例。图1示意表示根据优选实施例的盘播放器的构造。盘播放器包括：光学拾波器30，具有激光照射部分，用于采用已经在记录过程中被转换成具有与代码数据同步的周期的脉冲的光来照射磁光记录媒体或记录载体10、如磁光盘；以及磁场施加部分，包括磁头12，它在记录和重放时以受控方式把磁场施加到磁光盘10上。在光学拾波器30中，激光器连接到激光器驱动电路，该电路接收来自记录/读出脉冲调节单元32的记录和读出脉冲，从而在记录和读出操作过程中控制光学拾波器30的激光的脉冲幅度和定时。记录/读出脉冲调节电路32接收来自时钟发生器26的时钟信号，时钟发生器26可包括PLL(锁相环)电路。
应当指出，为简洁起见，磁头12和光学拾波器30在图1中表示为处于盘10的相对侧。但是，根据优选实施例，它们应该设置在盘10的同一侧。
磁头12连接到磁头驱动器单元14，并在记录时经由相位调节电路18接收来自调制器24的代码转换数据。调制器24把输入记录数据转换为指定代码。
在重放时，磁头驱动器14经由重放调节电路20接收来自定时电路34的定时信号，重放调节电路20产生同步信号，用于调节施加到磁头12的脉冲的定时和幅度。定时电路34从数据读出操作中得出其定时信号，如稍后所述。这样，可实现数据相关的场切换。提供记录/重放开关16，用于切换或选择在记录时以及在重放时要施加到磁头驱动器14的相应信号。
此外，光学拾波器30包括检测器，用于检测从盘10反射的激光，以及用于产生相应的读取信号，该信号加到解码器28，解码器28设置成对读取信号解码以产生输出数据。此外，光学拾波器30产生的读取信号加到时钟发生器26，在其中提取从盘10的凸起时钟标记获得的时钟信号，以及为了同步而把时钟信号施加到记录脉冲调节电路32和调制器24。具体来讲，数据信道时钟可在时钟发生器26的PLL电路中产生。应当指出，从时钟发生器26获得的时钟信号也可施加到重放调节电路20，从而提供参考或后退同步，它可支持由定时电路34控制的数据相关切换或同步。
在数据记录的情况下，光学拾波器30的激光采用与数据信道时钟的周期对应的固定频率来调制，以相等距离局部加热旋转盘10的数据记录区或点。另外，时钟发生器26输出的数据信道时钟控制调制器24产生具有标准时钟周期的数据信号。记录数据由调制器24进行调制及代码转换，获得与记录数据的信息对应的二进制扫描宽度信息。
磁光记录媒体10的结构可对应于JP-A-2000-260079中所述的结构。
在图1所示的优选实施例中，提供定时电路34，用于把数据相关定时信号施加到重放调节电路20。作为备选方案，也可通过把定时信号施加到磁头驱动器14，以便调节外部磁场的定时或相位，从而实现外部磁场的数据相关切换。
根据所述优选实施例，从盘10上的(用户)数据中获得定时信息。为了实现这个目的，重放调节电路20或磁头驱动器14适合提供通常在扩展方向扩展的外部磁场。当定时电路34在连接到光学拾波器30的输出的输入线上观察到MAMMOS峰值的信号上升沿时，把定时信号施加到重放调节电路20，使得磁头驱动器14被控制而在短时间之后反转磁场，以便收缩读出层中的扩展磁畴，以及在此之后不久把磁场重置为扩展方向。峰值检测与磁场重置之间的总时间由定时电路34设置为对应于最大允许复制窗口与盘10上一个信道位长度之和(乘以盘线速度)。
采用上述数据相关场切换方法，在读出过程中不再需要同步，因为切换时间是直接从数据中得出的。
得出的切换时间可有利地用作时钟发生器26的PLL电路的输入，以便例如根据空间扫描宽度信息来为(更)准确的数据恢复提供精确的数据时钟，稍后会进行说明。
图2和图3表示说明(从上到下)存储层的示意图，其中存储层具有标记和空间区域(分别由向上和向下箭头表示)以及具有表明复制操作的空间宽度的复制窗口大小w，以及表示了重叠信号的波形、交替外部磁场和MAMMOS读出信号。重叠信号表明矫顽力分布与杂散场之间的重叠的时间相关值，它在施加外部磁场时产生MAMMOS信号或峰值。具体来讲，MAMMOS峰值将在正外部磁场的时间周期中产生。由于重叠信号在外部磁场的相邻(前一个或下一个)正周期之前可能扩展的事实，因此其它峰值可在MAMMOS信号中产生。
图2表示具有包含I4标记扫描宽度(对应于四个信道位长度)和I1标记扫描宽度(对应于一个信道位长度)的数据模式的存储层。对于大于零、例如等于信道位长度b的一半的复制窗口大小w(如图2所示)，各标记扫描宽度(由向上箭头表示)将给出比其长度除以信道位长度b多出的至少一个MAMMOS峰值(阴影线表示)，其中信道位长度b对应于示意表示的存储层中的一部分。因此，I1标记扫描宽度(长度b)将给出两个峰值而不是一个峰值，I2标记扫描宽度(长度2b)将给出三个峰值而不是两个峰值，等等。
根据所述优选实施例，通过选择等于最大允许复制窗口w(根据允许功率余量来选择该值)与标记(信道位)的长度b之和的更大场周期p(即外部磁场的周期)，如下式所示，可避免这些附加峰值：
p＝wmax+b     (1)
这个更大的周期对于高数据率是有益的，其中磁头12的线圈的带宽为限制因素。
空间扫描宽度可从磁场在出现下一个MAMMOS峰值之前保持在扩展方向(正值)的时间(或延迟)来推导。这些时间d、d1、d2、d3如图2和图3中所示。当定时电路34例如根据磁头驱动器14的输出信号观察到磁场的信号上升沿时，启动定时电路34中设置的计时器电路或计时器功能，以便计算一直到在光学拾波器电路30的输出端检测到下一个MAMMOS峰值的信号上升沿的时间。
应当清楚，等于信道位长度b的空间扫描宽度没有任何延迟，使得无法被检测。在图2中，表示了与-I2空间扫描宽度(长度2b，“-”表示空间)对应的延迟d。
图3说明用于在固定周期p＝3b以及wmax＝w3＝2b上(虚线)的复制窗口大小w1、w2和w3的各种值的这种读出方案。要注意，wmax的值直接确定可被正确检测的最小空间长度。因此，允许更方便的功率控制的较大的最大窗口将对空间扫描宽度产生更高的d限制，从而产生更低的密度。
较大的场周期意味着大于b的标记扫描宽度(增量为b)的读出将不同步；这会导致不同于扫描宽度除以b的多个峰值。
在图3中，对于复制窗口大小w3，表示了分别与-I3、-I4和-I5空间扫描宽度对应的延迟d1、d2和d3。但是，从图中可以看到，对于不同大小w1、w2和w3，延迟是相同的。分别与窗口大小w1、w2和w3对应的外部磁场和MAMMOS峰值的点划线、实线和虚线波形仅在切换定时或相位上有所不同。
图4表示说明作为空间扫描宽度SRL的函数的峰值延迟d的特性曲线的示意图。从图3和图4中可以看到，在定时电路34所确定的延迟是空间扫描宽度的平滑函数。因此，在标记扫描宽度的情况下，没有理由使空间扫描宽度增加b(在图4中由虚格线表示)。如果读出信号中的抖动足够小，则可采用(远)小于b(图4中的虚格线)的增量，从而显著地增大存储密度。由于最大复制窗口大小w3＝2b，因此需要大于两个信道位长度b的最小空间扫描宽度。所确定的延迟d可从定时电路34复制到解码器28，从而可实现空间扫描宽度的正确或精确解码功能。
当复制窗口大小w为已知且保持充分恒定时，可从所观察的峰值中重构数据模式。
仅通过采用具有可能与一个信道位长度b对应的恒定长度的标记，可避免标记扫描宽度的异步读出。信息则仅存储在通过标记分隔的空间扫描宽度中(不归零(NRZ))。显然，这会降低存储密度，但对复制窗口控制的需求明显降低。相应的数据模式如图3的存储层所示。
如上所述，这种方案中的空间扫描宽度可从磁场在出现下一个MAMMOS峰值之前以扩展方向延伸的时间(或延迟)得出。这些时间在图3中由d1到d3表示。由于这个延迟时间没有固定周期的事实，因此小于信道位长度的空间增量可用以显著地提高分辨率。
因此，所提出的具有大于信道位长度的场周期的读取方案允许较高密度的高数据率读出。根据功率控制的精确度，或者基于异步读出的校正的标记扫描宽度确定可用于较高密度，或者更简单且更宽容的恒定标记扫描宽度方案可用于略低的密度。由于降低的功率控制要求，因此后一种方案有可能允许更小的复制窗口，使得可实现与第一方案相似的密度。
应当指出，本发明可应用于磁畴扩展磁光盘存储系统的任何读取系统。表示读出信号的变化的读出信号的任何波形特性可用于分析。定时电路34的功能可由分立硬件单元提供，或者由控制更通用的处理单元的相应控制程序来提供。因此，优选实施例可在所附权利要求的范围之内变化。

Claims (15)

1.一种用于读取磁光记录媒体(10)的方法，所述记录媒体包括存储层和读出层，其中，通过辐射功率加热且借助于外部磁场，把标记区域从所述存储层复制到所述读出层，从而在所述读出层中产生引起读取脉冲的扩展磁畴，所述方法包括以下步骤：
从所述读取脉冲得出所述外部磁场的切换时间，以及
把所述外部磁场的切换周期设置为大于所述存储层的信道位长度的值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换周期设置为与最大允许复制窗口长度和所述信道位长度之和对应的值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述切换周期设置为对应于所述信道位长度的三倍的值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括确定步骤，用于通过测量所述切换时间与所述读取脉冲之间的时间延迟来确定空间扫描宽度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述确定步骤中检测小于信道位长度的空间增量。
6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在标记扫描宽度检测中根据所述读取脉冲执行脉冲校正。
7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，读出信息仅从空间扫描宽度中获得。
8.一种用于读取磁光记录媒体(10)的装置，所述记录媒体包括存储层和读出层，其中，通过辐射功率加热且借助于外部磁场，把标记区域从所述存储层复制到所述读出层，从而在所述读出层中产生引起读取脉冲的扩展磁畴，所述装置包括：
推导部件(34，20)，用于从所述读取脉冲得出所述外部磁场的切换时间，以及
设置部件(34)，用于把所述外部磁场的切换周期设置为大于所述存储层的信道位长度的值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述设置部件(34，20)配置成把所述切换周期设置为与最大允许复制窗口长度和所述信道位长度之和对应的值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述设置部件(34，20)配置成把所述切换周期设置为对应于所述信道位长度的三倍的值。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于还包括确定部件(34)，用于通过测量所述切换时间与所述读取脉冲之间的时间延迟来确定空间扫描宽度。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述确定部件(34)包括用于计算所述时间延迟的计时器部件。
13.如权利要求8到12中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置是用于MAMMOS盘的盘播放器。
14.一种包括存储层和读出层的磁光记录载体，其中，通过辐射加热且借助于外部磁场，把标记区域从所述存储层复制到所述读出层，从而在所述读出层中产生引起读取信号中脉冲的扩展磁畴，所述记录载体(10)包括基本恒定长度的标记区域以及可变长度的空间区域，其中信息仅存储在所述空间区域中。
15.如权利要求14所述的记录载体，其特征在于，所述记录载体是MAMMOS盘(10)。
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