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Die
Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger vom beschreibbaren Typ
zum Aufzeichnen von Information durch Schreiben von Marken in einer
Spur.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zum Abtasten des Aufzeichnungsträgers und
ein Verfahren, um mittels des Aufzeichnungsträgers Information zu verschaffen.
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Ein
optischer Aufzeichnungsträger
ist aus WO00/43996 bekannt. Der Aufzeichnungsträger umfasst eine Führungsrille,
gewöhnlich
Vorrille genannt, um die Position von Spuren anzugeben, in denen
durch Aufzeichnung optisch lesbarer Marken die Information in einer
zuvor definierten Weise repräsentiert
werden soll. Die Vorrille mäandert
durch eine periodische Auslenkung der Spur in einer Richtung quer
zur Längsabtastrichtung
(im Weiteren als Wobble bezeichnet). Der Wobble umfasst eine Wobblemodulation,
beispielsweise durch Phasenumkehr von Wobbleperioden entsprechend
zusätzlichen
Informationen, wie z.B. physikalische Adressen oder Aufzeichnungssteuerinformation.
Eine Abtasteinrichtung ist mit einem Kopf versehen, um ein Strahlungsbündel zum
Abtasten der Spur zu erzeugen. Die Marken werden während des
genannten Abtastens durch Veränderungen
des Reflexionsvermögens
der abgetasteten Oberfläche
detektiert. Die Veränderungen der
Intensität
der reflektierten Strahlung werden mit einem Hauptdetektorsystem
detektiert. Weiterhin hat die Abtasteinrichtung Hilfsdetektoren
zum Generieren von Spurfolgeservosignalen auf Basis der Vorrille,
um eine räumliche
Abweichung des Kopfes in Bezug auf die Spur zu detektieren. Die
Spurfolgeservosignale werden zur Steuerung von Stellgliedern verwendet,
um den Kopf auf der Spur zu positionieren. Die Wobblemodulation wird über die
Hilfsdetektoren detektiert und zum Rückgewinnen der physikalischen
Adressinformation demoduliert. Ein Problem des bekannten Aufzeichnungsträgers und
der Einrichtung ist, dass die verfügbare Datenkapazität der Wobblemodulation
zum Codieren von Steuerinformation begrenzt ist.
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Dokument
EP 1291854A , das
für die
Abgrenzung der zweiteiligen Form verwendet wird, beschreibt ein
Aufzeichnungssystem auf einem Mehrschichtaufzeichnungsträger. Es
wird gezeigt, dass in einem Datengebiet der Spur ein Wobble vorhanden
ist. Adressinformation ist in einem Header-Gebiet in geprägten Vertiefungen
(Pits) codiert. Die Pits können
mittels Intensitätsänderungen
des Abtastbündels
detektiert werden, während
der Wobble durch einen teilsegmentierten Detektor aus anderen Änderungen
des Abtastbündels
detektiert werden kann. Daten sind im Datengebiet aufgezeichnet
und bewirken Intensitätsänderungen.
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Dokument
US2003/0007432A1 beschreibt eine optische Platte, die einen Posiotionsinformationsabschnitt
und einen Synchronisationsmarkenabschnitt umfasst, die je ein Wobblemuster
aufweisen. In einer wobbelnden Vorrille ist Adressinformation codiert.
Die Vorrille ist aus einer Vielzahl von Einheitsabschnitten aufgebaut.
Jeder dieser Einheitsabschnitte hat Seitenflächen, die periodisch in einer
radialen Plattenrichtung verlagert werden. Diese Verlagerung schwingt
mit einer einzelnen Periode in einer Spurfolgerichtung. Das Verlagerungsmuster
unterscheidet sich jedoch je nach den Bits der Adressinformation,
die jedem dieser Einheitsabschnitte zugewiesen ist. Verschiedene
Formen von Wobblemodulationen werden beschrieben. Die Wobblemodulation
wird verwendet, um Adressinformation und Hilfsinformation zu codieren,
und wird in üblicher
Weise aus Änderungen
in dem Abtastbündel
detektiert. Weiterhin werden Hauptdaten in Marken aufgezeichnet,
die Intensitätsänderungen
bewirken. Zusätzlich
wird eine Synchronisationsmarke verwendet, die von einem Abschnitt
in einem Header-Gebiet gebildet wird, wo die Vorrille unterbrochen
wird. Die Synchronisationsmarke gibt den Beginn der in der Wobblemodulation
codierten Adressinformation an.
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Daher
liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, einen Aufzeichnungsträger und
eine Abtasteinrichtung zum Unterbringen zusätzlicher Steuerinformation
bei höherer
Datenkapazität
zu verschaffen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe mit einer Aufzeichnungsträger eines
beschreibbaren Typs gelöst,
wie in Anspruch 1 definiert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe mit einer Einrichtung
zum Abtasten einer Spur gelöst,
wie in Anspruch 9 definiert.
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Die
Auswirkung der Maßnahmen
ist, dass zusätzlich
zu der Wobblemodulation eine zweite, andere Modulation der Vorrille
zum Unterbringen von Hilfssteuerinformation zur Verfügung steht.
Dies hat den Vorteil, dass eine relativ große Kapazität zum Speichern von Hilfssteuerdaten
kreiert wird, z.B. etwa 1 bit für
jede Wobbleperiode. Es sei bemerkt, dass herkömmliche Wobblemodulation, wie
sie beispielsweise in WO00/43996 beschrieben wird, bis zu 100 Wobbleperioden
erfordern kann, um ein einziges Bit zusätzlicher Steuerinformation weiterzuleiten.
Daher wird die erfindungsgemäße Aufzeichnungseinrichtung
die notwendigen Steuerdaten in viel kürzerer Zeit lesen als in der
herkömmlichen
Wobblemodulation untergebrachte Steuerdaten, was die Geschwindigkeit
eines Anlaufvorgangs nach dem Einbringen des Aufzeichnungsträgers erhöht.
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Die
Erfindung beruht auch auf der folgenden Erkenntnis. Die Wobblemodulation
ist für
physikalische Adressinformation geeignet, weil eine solche Adressinformation
zum Lokalisieren von in der Spur aufgezeichneten oder aufzuzeichnenden
Datensektoren verwendet wird, während
die Wobbleperiode selbst zur Synchronisation der Umdrehungsgeschwindigkeit
und/oder des Aufzeichnungsprozesses verwendet wird. Obwohl herkömmlicherweise
einige zusätzliche
Daten auch in der Wobblemodulation untergebracht werden können, hat der
Bedarf an Hilfssteuerinformation in modernen Aufzeichnungssystemen
stark zugenommen, insbesondere für
Hochdichte- und
Mehrschicht-Aufzeichnungssysteme. Die Erfinder haben erkannt, dass
durch Anwenden der Vorrillenmodulation, die über den Hauptdetektor und das
Abtastsignal detektierbar ist, die Datenkapazität deutlich erhöht werden
kann, insbesondere wenn beide Aufzeichnungsschichten verwendet werden.
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Bei
einer Ausführungsform
des Aufzeichnungsträgers
umfasst die Vorrillenmodulation Vorrillen-Landgebiete der Tiefe
Null, die mit Vorrillen-Pitgebieten einer zuvor definierten Tiefe
und Breite abwechseln, um ein Muster aus Vorrillenmarken zu bilden,
das die Hilfssteuerinformation repräsentiert. Dies hat den Vorteil,
dass das Muster während
der Herstellung des Aufzeichnungsträgers erzeugt wird, wobei die
gleichen Fertigungsschritte genutzt werden, die bereits zum Erzeugen
der Vorrille verwendet werden.
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Bei
einer Ausführungsform
des Aufzeichnungsträgers
haben die genannten Marken in der Spur Längen, die einer ganzen Zahl
von Kanalbitlängen
T entsprechen, wobei die kürzesten
Marken eine Länge
von einer zuvor definierten minimalen Zahl d von Kanalbitlängen T haben,
um mittels eines von dem genannten Strahlenbündel auf der Spur gebildeten
Abtastflecks, der einen effektiven Durchmesser hat, detektierbar
zu sein, und wird die Vorrillenmodulation von einem Trägermuster
aus langen Vorrillenmarken gebildet, wobei die langen Vorrillenmarken
Längen
haben, die zumindest zwei Mal so groß wie die zuvor definierte
minimale Zahl d von Kanalbitlängen
T sind, um wesentlich länger
zu sein als der effektive Durchmesser des Abtastflecks. Die Wirkung
der Verwendung der langen Vorrillenmarken ist, dass auf Basis der
maximalen Amplitude des Abtastsignals ein Fokusversatz detektierbar
ist. Vorteilhafterweise beruhen das Einstellen des Fokus und Rückgewinnen
der Hilfsinformation auf dem gleichen Gebiet, das die Vorrillenmodulation
hat, was die Anlaufgeschwindigkeit einer Einrichtung nach dem Einbringen
eines Aufzeichnungsträgers
erhöht. Überraschenderweise
entspricht der so detektierte Fokusversatz im Wesentlichen dem optimalen
Fokusversatz zum Reduzieren von Fehlern beim Lesen oder Aufzeichnen
der Marken. Die langen Vorrillenmarken sind wesentlich länger als
der effektive Durchmesser des Abtastflecks, welcher effektive Durchmesser
für das
Auslesen von Marken aus zumindest einer zuvor definierten minimalen
Größe effektiv
ist und gewöhnlich
als der Durchmesser definiert ist, bei dem die Intensität von Strahlung
unter 50% ihres Spitzenwertes ist. Vorteilhafterweise wird nur das
Fokusgebiet mit dem Trägermuster
aus langen Marken benötigt,
um die Amplitude während
der Versatzeinstellung zu maximieren.
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Bei
einer Ausführungsform
des Aufzeichnungsträgers
umfasst jede Aufzeichnungsschicht ein Platteninformationsgebiet,
in welchem Gebiet die Vorrille die genannte Vorrillenmodulation
aufweist, wobei das Platteninformationsgebiet wesentlich kleiner
als das beschreibbare Gebiet der Aufzeichnungsschicht ist und insbesondere
die Platteninformationsgebiete der Aufzeichnungsschichten an im
Wesentlichen entsprechenden radialen Positionen liegen. Dies hat
den Vorteil, dass Platteninformation für jede Aufzeichnungsschicht
individuell verfügbar
ist. Vorteilhafterweise verringert das Liegen der Informationsgebiete
bei entsprechenden Positionen die Auslesezeit der Hilfssteuerinformation,
weil der Lesekopf beim Schalten von Schichten nicht radial verspringt.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
des Aufzeichnungsträgers
und der Einrichtung gemäß der Erfindung
sind in den weiteren Ansprüchen
angegeben.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1a einen
plattenförmigen
Aufzeichnungsträger
(Draufsicht),
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1b einen
Querschnitt des Aufzeichnungsträgers,
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1c ein
Beispiel für
einen Wobble der Spur,
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1d einen
Wobble mit einer Vorrillenmodulation durch Veränderungen der Breite,
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1e einen
Wobble mit einer Vorrillenmodulation durch Veränderungen der Tiefe,
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2 eine
Abtasteinrichtung mit Vorrillendemodulation,
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3 eine
optische Mehrschichtplatte,
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4 die
Fokusfehlersignal-S-Kurve,
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5 einen
modulierten Wobble, eine Vorrillenmodulation und ein Lesesignal,
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6 ADIP-Information
bei Wobblemodulation und
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7 eine
Wobbledemodulationseinheit.
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In
der Zeichnung haben Elemente, die bereits beschriebenen Elementen
entsprechen, gleiche Bezugszeichen.
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1a zeigt
einen plattenförmigen
Aufzeichnungsträger 11,
der eine Spur 9 und ein zentrales Loch 10 aufweist.
Die Spur 9 ist entsprechend einem Spiralmuster aus Windungen,
die im Wesentlichen parallele Spuren auf einer Informationsschicht
bilden, angeordnet. Der Aufzeichnungsträger kann eine optische Platte sein,
die eine Informationsschicht von einem beschreibbaren Typ aufweist.
Beispiele für
eine beschreibbare Platte sind die CD-R und CD-RW, und die DVD+RW.
Die Spur 9 auf dem Aufzeichnungsträger vom beschreibbaren Typ
wird durch eine vorgeprägte
Spurstruktur angegeben, die bei der Herstellung des leeren Aufzeichnungsträgers angebracht
wird, beispielsweise eine Vorrille. Aufgezeichnete Information wird
auf der Informationsschicht durch optisch detektierbare Marken repräsentiert,
die entlang der Spur aufgezeichnet sind. Die Marken werden durch
Veränderungen
eines ersten physikalischen Parameters gebildet und haben dadurch andere
optische Eigenschaften als ihre Umgebung. Die Marken sind mittels
Veränderungen
in dem reflektierten Strahlenbündel,
z.B. Veränderungen
in der Reflexion, detektierbar.
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1b ist
ein Querschnitt entlang der Linie b-b des Aufzeichnungsträgers 11 des
beschreibbaren Typs, in dem ein transparentes Substrat 15 mit
einer Aufzeichnungsschicht 16 und einer Schutzschicht 17 versehen
ist. Die Spurstruktur besteht beispielsweise aus einer Vorrille 14,
die es einem Lese-/Schreibkopf ermöglicht, der Spur 9 beim
Abtasten zu folgen. Die Vorrille 14 kann als Delle oder
Wölbung
ausgeführt
sein, oder kann aus einem Material bestehen, das eine andere optische
Eigenschaft hat als das Material der Vorrille. Die Vorrille ermöglicht einem
Lese/Schreibkopf, der Spur 9 beim Abtasten zu folgen. Eine
Spurstruktur kann auch durch regelmäßiges Verteilen von Teilspuren
gebildet werden, die periodisches Auftreten von Servosignalen bewirken.
Der Aufzeichnungsträger
kann dazu bestimmt sein, Echtzeitinformation, beispielsweise Video- oder Audioinformation,
oder andere Information, wie z.B. Computerdaten zu tragen.
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1c zeigt
ein Beispiel für
einen Wobble der Spur. Die Figur zeigt eine periodische Veränderung
der lateralen Position der Spur, auch Wobble genannt. Die Veränderungen
bewirken, dass ein zusätzliches
Signal in Hilfsdetektoren auftritt, z.B. in dem von Teildetektoren
erzeugten Push-Pull-Kanal in dem zentralen Fleck in einem Kopf einer
Abtasteinrichtung. Der Wobble ist beispielsweise frequenzmoduliert
und in der Modulation ist Positionsinformation codiert. Eine umfassende
Beschreibung des Wobble nach dem Stand der Technik, wie in
1c gezeigt,
in einem beschreibbaren CD-System, das auf eine solche Weise codierte
Platteninformation umfasst, ist in
US
4.901.300 (PHN 12.398) und
US
5.187.699 (PHQ 88.002) zu finden.
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Beim
Auslesen durch Abtasten ist Wobblemodulation über einen zweiten Typ von Veränderungen
der Strahlung detektierbar, wie z.B. Veränderung der Intensität im Querschnitt
des reflektierten Strahlenbündel,
detektierbar durch Detektorsegmente oder zusätzliche Detektoren zum Generieren
von Spurfolgeservosignalen. Detektieren des Wobble für ein Spurfolgeservosystem
ist aus dem oben erwähnten
CD-R- und CD-RW-System
bekannt. Die Wobblemodulation wird zum Codieren von physikalischen
Adressen verwendet, beispielsweise wie in 6 gezeigt,
während
Wobbledemodulation in 7 gezeigt wird.
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Benutzerdaten
können
auf dem Aufzeichnungsträger
mittels Marken aufgezeichnet werden, die diskrete Längen in
Kanalbits genannten Einheiten haben, beispielsweise entsprechend
dem CD- oder DVD-Kanalcodierungschema. Die Marken haben Längen, die
einer ganzzahligen Anzahl von Kanalbitlängen T entsprechen. Die kürzesten
verwendeten Marken haben eine Länge
einer zuvor definierten minimalen Zahl d von Kanalbitlängen T,
um, über
den Abtastfleck auf der Spur, der einen effektiven Durchmesser hat,
der gewöhnlich grob
gleich der Länge
der kürzesten
Marke ist, detektierbar zu sein.
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Gemäß der Erfindung
hat der Aufzeichnungsträger
ein Hilfssteuergebiet 12, in dem die Vorrille zum Codieren
von Hilfssteuerinformation moduliert ist. In dem Hilfssteuergebiet 12 weist
die Vorrille eine Vorrillenmodulation auf, die durch Veränderungen
eines physikalischen Parameters gebildet wird, der mit der Form
der Vorrille zusammenhängt,
zum Repräsentieren
von Hilfssteuerinformation. Die Vorrillenmodulation ist während des
genannten Abtastens durch Veränderungen
des reflektierten Strahlenbündels
detektierbar, ähnlich
den auf den Marken in der Spur beruhenden Veränderungen, die durch Veränderungen
in dem reflektierten Strahlenbündel
detektierbar sind, z.B. weitere Veränderungen in der Reflexion.
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Bei
einer Ausführungsform
liegt das Hilfssteuergebiet 12 an einer zuvor definierten
Position auf der Aufzeichnungsschicht. Die zuvor definierte Position
ist schematisch als Teil der Spur 9 durch das Rechteck 12 in
der Figur angedeutet, aber in der Praxis hat das Hilfssteuergebiet 12 eine
ausreichende Länge,
um ein Codieren der Hilfssteuerinformation zu erlauben, z.B. einige
Windungen der Spur. Insbesondere die zuvor definierte Position kann
einen zuvor definierten radialen Bereich abdecken, damit eine Einrichtung
das auf der radialen Positionierung des optischen Kopfes beruhende
Gebiet lokalisieren kann, ohne dass es notwendig ist, die Adressen
in der Spur zu lesen.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Hilfssteuergebiet 12 auch als Fokusgebiet angeordnet,
das zum Ausfuhren einer wie weiter unten besprochenen Fokusjustierprozedur
vorgesehen ist, um einen besten Fokusversatz einzustellen, was zu
einem geringen Jitter im Auslesesignal der Benutzerdaten führt. Das
Fokusgebiet wird bei der Herstellung des Aufzeichnungsträgers mit
einem Trägermuster
aus langen Marken versehen. Das Trägermuster ist eine Folge von
vorab geschriebenen Marken, die lang sind im Vergleich zur Länge der
kürzesten
zum Codieren von Benutzerdaten verwendeten Marke, um wesentlich
länger
zu sein als der effektive Durchmesser des Abtastflecks. Insbesondere
die langen Vorrillenmarken haben Längen, die zumindest zwei Mal
so groß wie
die zuvor definierte minimale Zahl d von Kanalbitlängen T sind.
Zum Codieren der Hilfssteuerinformation kann das Trägermuster
durch lange Vorrillenmarken gebildet sein, die eine einzelne Länge haben,
oder es kann ein zuvor definiertes Muster sein, dass einige wenige
Längen
verwendet, oder es kann zufallsmäßig variiert
oder moduliert sein.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung haben die kürzesten
Marken zum Aufzeichnen der Hauptinformation eine Länge von
3 Kanalbitlängen,
gewöhnlich
mit d = 3T oder 3I bezeichnet. Bei DVD ist beispielsweise der Kanalcode
ein RLL(2, 10)-Code mit einer minimalen Länge von 3T, und einer maximalen
Länge von 11T,
während
Marken von 14T für
die Synchronisation verwendet werden. In einem solchen System haben
die langen Marken zumindest eine Länge von 6T oder 7T, aber vorzugsweise
haben sie Längen
von zumindest 8T. Ein praktisches Einzelton-Trägermuster hat lange Marken
einer einzigen Größe, z.B.
Pits und dazwischen liegende Stege („Lands") mit einer Länge von 11T. Es sei bemerkt,
dass für
einen Wobble, der einer zuvor definierten Anzahl of Kanalbitlängen entspricht,
geeignete Vorrillenmarkenlängen
gewählt
werden, um ein Muster zu bilden, das zu dieser zuvor definierten
Anzahl passt. Für
einen Wobble aus 32 Kanalbits wie in DVD+RW ist eine geeignete Länge 8T Vorrillenpits
abwechselnd mit 8T Vorrillenlands. Geeignete Bereiche von Längen zum
Codieren von Information in den langen Marken sind ein Bereich von
6T bis 14T oder 10T bis 12T.
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Erfindungsgemäß ist die
Vorrille mit einer Vorrillenmodulation versehen, die von Veränderungen
eines physikalischen Parameters gebildet wird, der mit der Form
der Vorrille zusammenhängt,
wie weiter unten besprochen. Die Vorrillenmodulation codiert Hilfssteuerinformation
wie z.B. Hilfssteuerinformation. Es sei bemerkt, dass die Hilfsinformation
für Steuerinformation
verwendet werden kann, die in dem Abtastgerät oder einem Hostcomputer verarbeitet
wird, z.B. einen Code, um auf aufgezeichnete Information zuzugreifen,
eine Kennung zur Unterstützung
von Kopierkontrolle, Anti-Piraterie-Information
und andere Zugriffsmechanismen. Die Steuerinformation in dem zusätzlichen
Datenkanal kann einen einmaligen Identifikationscode repräsentieren,
um vor illegalem Kopieren zu schützen,
oder ein Wasserzeichen. Bei einer Ausführungsform wird dem Benutzer
zusätzliche
Information zur Verfügung
gestellt. Die zusätzliche
Information kann ein Softwareprogramm sein, z.B. zum Verarbeiten,
Dekomprimieren oder Editieren von Audio- oder Videomaterial, oder
eine 'Freeware'-Version eines Softwareprogramm
für den
Benutzer, um die Funktionen der genannten Software auszuprobieren.
Bei einer Ausführungsform
ist die zusätzliche
Information Audio- oder Videoinhalt-Information, wie z.B. ein Trailer
eines Films oder eine MP3-Version eines Audiostücks. Der Benutzer kann an einer
vollständigen Version
des Films oder Audiostücks
interessiert sein. Ein Provider kann solche vollständigen Versionen
z.B. über
das Internet zur Verfügung
stellen, wobei die Versionen auf den Aufzeichnungsträger heruntergeladen und
darauf aufgezeichnet werden können.
Das tatsächliche
Rückgewinnen
der und Zugreifen auf die vollständigen
Versionen vom Aufzeichnungsträger
aus wird über
Zugriffscodes kontrolliert, die auch in der Vorrillenmodulation
enthalten sind. Der Provider kann beispielsweise dem Benutzer den
Trailer einiger Filme oder Softwareprogramme, z.B. 5, anbieten und
dem Benutzer zugestehen, nur einen oder eines davon aufzuzeichnen. Der
Benutzer bezahlt dann für
einen einzigen Film, wenn er die beschreibbare Platte kauft. Somit
verkauft ein Inhalte-Anbieter den Aufzeichnungsträger mit
einem oder mehrerer Proben von Inhaltsinformation und stellt vollständige Versionen
der genannten Proben einem Benutzer zur Verfügung, insbesondere über ein
Netz wie das Internet.
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1d zeigt
einen Wobble mit einer Vorrillenmodulation durch Veränderungen
der Breite. Die Figur zeigt die gewobbelte Vorrille 14 mit
einer Vorrillenmodulation 13. Die Form der Vorrille, die
die lokale Querschnittsform ist, wird entsprechend einem zusätzlichen
zu codierenden Informationssignal verändert. Eine derartige Änderung
der Form beeinflusst die beim Abtasten an der Spur reflektierte
Strahlung und kann dadurch detektiert werden. Wie in der Figur gezeigt,
ist die Breite der Vorrille entsprechend einem digitalen Modulationsmuster
moduliert.
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1e zeigt
einen Wobble mit einer Vorrillenmodulation durch Veränderungen
der Tiefe. Wie gezeigt wird die Tiefe digital verändert, um
Vorrillen-Pitgebiete 18 mit
einer zuvor definierten Tiefe und Vorrillen-Landgebiete 19 mit
einer Tiefe Null (d.h. es gibt keine Vorrille) zu bilden. Stattdessen
können
auch andere Veränderungen
der Tiefe verwendet werden.
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Zur
Herstellung eines derartigen Aufzeichnungsträgers wird eine Masterplatte
angefertigt. Während des
Mastering-Prozesses wird die Vorrille von einem Laserstrahlrecorder
geschrieben. Der Wobble wird erzeugt, indem der nominalen Mittenposition
der Spur ein kleiner seitlicher Versatz auferlegt wird, und die
Intensität
der Laserleistung des Mastering-Laserbündels wird weiter moduliert,
um für
die Modulation der Vorrillenform zu sorgen.
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Die
Vorrillen(Breiten-, Tiefen-)modulation entlang der Spur wird zum
Erzeugen eines zusätzlichen
Datenkanals verwendet. Die unbeschriebene Platte (R- oder RW-Typ)
enthält
dann zusätzliche
gemasterte Daten, beispielsweise Aufzeichnungssteuerdaten. Die Hilfsdaten
können
mit Hilfe eines Kanalcode codiert werden, der ähnlich oder gleich dem zum
Codieren der Hauptbenutzerdaten verwendeten Kanalcode ist. Dies
hat den Vorteil, dass zum Decodieren der zusätzlichen Daten keine zusätzliche
Elektronik erforderlich ist. Bei einer Ausführungsform wird eine andere
Modulation verwendet, d.h. ein Kanalmodulationscode, der sich von
dem zum Codieren der Hauptbenutzerdaten verwendeten Kanalcode unterscheidet.
Dies lässt
die Verwendung jeglicher Modulation zum Codieren von Information
in der Vorrille zu, die optimiert ist, die anderen Eigenschaften der
Vorrille nicht zu stören,
z.B. eine Modulation mit „Impulsen konstanter
Länge", die die zusätzlichen
Daten durch die Position der Impulse codiert. Haupt-Benutzerdaten,
auch hochfrequente Daten genannt, können der modulierten Vorrille überlagert
werden. Die zusätzlichen
Daten in der Vorrille können
lauflängenmoduliert,
frequenzmoduliert, amplitudenmoduliert, phasenmoduliert sein oder
irgendeinem anderen Modulationsschema folgen, je nachdem, wie am
besten die Daten von überlagerten
hochfrequenten Haupt-Benutzerdaten unterschieden werden können.
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Bei
einer Ausführungsform
des Aufzeichnungsträgers
vom DVD+R- oder +RW-Typ wird die Vorrillenmodulation in einer Schutz-
oder Pufferzone in der Einlaufzone eingesetzt (andere Stellen könnten die
Auslaufzone und Mittelzone bei Doppelschicht-DVD+R oder Doppelschicht-DVD+RW
sein). Die kontinuierliche Vorrille wird durch Vorrillenpits und
-lands von entweder einem einzigen Ton oder Mehrfachtönen ersetzt.
Es sei bemerkt, dass die aus der Rille erhaltene ADIP-Information
weiterhin vorhanden ist und gelesen werden kann. Als Beispiel wird
eine Doppelschicht-"Opposite
Track Path"-DVD+R-Platte
verwendet. Die Vorrillen-Pits und -Lands sind in der Schutzzone
3 der Einlaufzone der L0-Platte platziert (möglichst dicht beim Laser) und in
der Auslaufzone der L1-Schicht (unter der Einlaufzone der L0-Platte).
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Bei
einer Ausführungsform
des Aufzeichnungsträgers
wechseln die Windungen der Spur mit der Vorrillenmodulation mit
Windungen der Spur ohne Vorrillenmodulation oder mit einer anderen,
zuvor definierten Vorrillenmodulation ab. Mit einem solchen Muster
kann der sogenannte „Wobble
beat" und/oder Nebensprechen
benachbarter Rillen minimiert werden.
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2 zeigt
eine Abtasteinrichtung mit Vorrillendemodulation. Die Einrichtung
ist mit Mitteln zum Abtasten einer Spur auf einem Aufzeichnungsträger 11 versehen,
wobei die Mittel eine Antriebseinheit 21 zum Drehen des
Aufzeichnungsträgers 11,
einen Kopf 22, eine Servoeinheit 25 zum Positionieren
des Kopfes 22 auf der Spur und eine Steuereinheit 20 enthalten.
Der Kopf 22 umfasst ein optisches System eines bekannten Typs
zum Erzeugen eines Strahlungsbündels 24,
das durch optische Elemente gelenkt zu einem Strahlungsfleck 23 auf
einer Spur der Informationsschicht des Aufzeichnungsträgers fokussiert
wird. Das Strahlungsbündel 24 wird
von einer Strahlungsquelle, z.B. einer Laserdiode erzeugt. Der Kopf
umfasst weiterhin ein (nicht abgebildetes) Fokussierungsstellglied
zum Bewegen des Fokus des Strahlungsbündels 24 entlang der
optischen Achse des genannten Bündels
und ein Spurfolgestellglied zur Feinpositionierung des Flecks 23 in
einer radialen Richtung auf der Mitte der Spur. Das Spurfolgestellglied kann
Spulen umfassen, um ein optisches Element radial zu bewegen oder
kann alternativ zum Ändern
des Winkels eines reflektierenden Elementes angeordnet sein. Die
Fokussierungs- und Spurfolgestellglieder werden durch Stellgliedsignale
aus der Servoeinheit 25 angetrieben. Zum Auslesen wird
die an der Informationsschicht reflektierte Strahlung von einem
Detektor eines üblichen
Typs, z.B. einer Vier-Quadrantendiode, in dem Kopf 22 zum
Generieren von Detektorsignalen detektiert, der mit einer Vorfeldeinheit 31 zum
Generieren verschiedener Abtastsignale, die ein Hauptabtastsignal 33 und
Fehlersignale 35 zur Spurfolge und Fokussierung einschließen, gekoppelt
ist. Die Fehlersignale 35 sind mit der Servoeinheit 25 zum
Steuern der genannten Fokussierungs- und Spurfolgestellglieder gekoppelt.
Die Fehlersignale 35 sind auch mit einer Wobbledemodulationseinheit 36 zum
Rückgewinnen
der physikalischen Adressen aus der Wobblemodulation gekoppelt.
Ein detailliertes Ausführungsbeispiel
einer Wobbledetektion wird in 7 gegeben.
Das Hauptabtastsignal 33 wird zum Rückgewinnen der Information
von der Leseverarbeitungseinheit 30 eines üblichen
Typs verarbeitet, die einen Demodulator, Deformatierer und eine Ausgabeeinheit
enthält.
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Die
Steuereinheit 20 steuert das Abtasten und Rückgewinnen
von Information und kann angeordnet sein, Kommandos von einem Benutzer
oder einem Hostcomputer zu empfangen. Die Steuereinheit 20 ist über Steuerleitungen 26,
z.B. einen Systembus, mit den anderen Einheiten in der Einrichtung
verbunden. Die Steuereinheit 20 umfasst Steuerelektronik,
beispielsweise einen Mikroprozessor, einen Programmspeicher und Schnittstellen,
um die weiter unten beschriebenen Prozeduren und Funktionen auszuführen. Die
Steuereinheit 20 kann auch als Statusmaschine in Logikschaltungen
ausgeführt
sein. Bei einer Ausführungsform
führt die Steuereinheit
die Funktionen des Rückgewinnens
der zusätzlichen
Information aus der Vorrille über
die Leseverarbeitungseinheit 30 aus.
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Die
Einrichtung hat eine Vorrillendemodulationseinheit 32,
um Vorrillenmodulation in dem Abtastsignal folgendermaßen zu detektieren.
Das Hauptabtastsignal 33 wird aus der Vorfeldeinheit 31 erhalten.
Komponenten in dem Signal 33 aufgrund der Marken der Hauptinformation
werden entfernt und Komponenten aufgrund der Marken der Vorrillenmodulation
werden isoliert. Bei einer Ausführungsform
hat die Demodulationseinheit eine Filtereinheit 34, die
eine Tiefpass- oder Bandpassfunktion hat, die speziell auf die langen
Marken abgestimmt ist. Hilfssteuerinformation wird von der Vorrillendemodulationseinheit 32 aus
der Vorrillenmodulation zurückgewonnen.
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Taktrückgewinnung
zum Rekonstruieren eines Datentakts des Hilfssignals kann auf der
Wobblefrequenz beruhen oder auf der Vorrillenmodulation selbst.
Bei einer Ausführungsform
beruht Taktrückgewinnung auf
dem für
die Hauptdaten zurückgewonnenen
Datentakt. Synchrone Detektion kann zum Detektieren der Datenbits
der Hilfsdaten angewendet werden. Bei einer Ausführungsform ist die Vorrillenmodulation
mit einem Kanalcode und/oder Fehlerkorrekturcodes versehen, die
sich von den in den Benutzerdaten verwendeten Kanalcodes unterscheiden,
und die Demodulationseinheit 34 ist mit einem anwendungsspezifischen
Kanalcodedemodulator und/oder Fehlerkorrektureinheit versehen.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Einrichtung mit Aufzeichnungsmitteln zum Aufzeichnen von
Information auf einem Aufzeichnungsträger vom beschreibbaren oder
mehrfach beschreibbaren Typ, beispielsweise CD-R oder CD-RW, oder
DVD+RW oder BD versehen. Die Aufzeichnungsmittel arbeiten mit dem
Kopf 22 und der Vorfeldeinheit 31 zusammen, um
ein Schreibstrahlungsbündel
zu erzeugen, und umfassen Schreibverarbeitungsmittel zum Verarbeiten
der Eingabe-Information, um ein Schreibsignal zu generieren, um
den Kopf 22 anzusteuern, welche Schreibverarbeitungsmittel
eine Eingabeeinheit 27, einen Formatierer 28 und
einen Modulator 29 umfassen. Zum Schreiben von Information
wird das Strahlungsbündel
gesteuert, um optisch detektierbare Marken in der Aufzeichnungsschicht
zu kreieren. Die Marken können
in irgendeiner optisch lesbaren Form vorliegen, z.B. in Form von
Gebieten mit einem von ihrer Umgebung unterschiedlichen Reflexionskoeffizienten,
die beim Aufzeichnen in Materialien wie z.B. Farbstoff, Legierung
oder Phasenänderungsmaterial
erhalten werden, oder in Form von Gebieten mit einer von ihrer Umgebung
unterschiedlichen Polarisationsrichtung, die beim Aufzeichnen in
magnetooptischem Material erhalten werden.
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Schreiben
und Lesen von Information zum Aufzeichnen auf optischen Platten
und Formatierungs-, Fehlerkorrektur- und Kanalcodierungsregeln sind
in der Technik wohlbekannt, z.B. von einem CD- oder DVD-System.
Bei einer Ausführungsform
umfasst die Eingabeeinheit 27 Komprimierungsmittel für Eingangssignale
wie z.B. analoges Audio und/oder Video oder digitales unkomprimiertes
Audio/Video. Geeignete Komprimierungsmittel sind für Video
in den MPEG-Normen beschrieben, MPEG-1 ist in ISO/IEC 11172 definiert
und MPEG-2 in ISO/IEC 13818. Das Eingangssignal kann entsprechend
solchen Normen auch bereits codiert sein.
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3 zeigt
eine optische Mehrschicht-Platte. L0 ist eine erste Aufzeichnungsschicht 40 und
L1 ist eine zweite Aufzeichnungsschicht 41. Eine erste
transparente Schicht 43 bedeckt die erste Aufzeichnungsschicht, eine
Abstandsschicht 42 trennt beide Aufzeichnungsschichten 40, 41 und
unter der zweiten Aufzeichnungsschicht 41 wird eine Substratschicht 44 gezeigt.
Die erste Aufzeichnungsschicht 40 liegt näher bei
einer Eintrittsfläche 47 des
Aufzeichnungsträgers
als die zweite Aufzeichnungsschicht 41. Ein Laserbündel wird
in einem ersten Zustand 45, fokussiert auf die L0-Schicht,
gezeigt und das Laserbündel
wird in einem zweiten Zustand 46, fokussiert auf die L1-Schicht,
gezeigt. Jede Aufzeichnungsschicht hat das Muster aus Vorrillenmarken,
das Hilfssteuerinformation codiert.
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Mehrschicht-Platten
sind bereits als nur lesbare, vorab beschriebene Platten, wie z.B.
DVD-ROM oder DVD-Video, verfügbar.
Kürzlich
ist eine Doppelschicht-DVD+R-Platte
vorgeschlagen worden, welche Platte vorzugsweise mit dem Doppelschicht-DVD-ROM-Standard
kompatibel sein sollte. Die Reflexionsgrade beider Schichten betragen > 18%. Die L0-Schicht
hat eine Transmission von etwa 50–70%. Eine Abstandsschicht trennt
die Schichten mit einer typischen Dicke zwischen 30 und 60 μm. Die L1-Schicht
hat hohe Reflexion und muss sehr empfindlich sein. Auch mehrfach
beschreibbare Doppelschicht-Platten sind vorgeschlagen worden. Die
L0-Schicht hat eine Transmission von etwa 40–60%. Die effektive Reflexion
beider Schichten beträgt
typischerweise 7%, obwohl niedrigere und höhere Werte (3%–18%) möglich sind.
Beschreibbare und mehrfach beschreibbare optische Speichermedien
mit 3 oder mehr Aufzeichnungsschichten werden auch in Betracht gezogen.
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4 zeigt
die Fokusfehlersignal-S-Kurve. Das Fokusfehlersignal 48 wird
für einen
Fokus gezeigt, der von unterhalb bis oberhalb einer Aufzeichnungsschicht
variiert. Bei Einzelschicht-DVD+RW und -ROM wird beispielsweise
der optimale Fokusversatz gefunden, indem der Fokusfehler beim Nulldurchgang 49 der
S-Kurve gehalten wird. Zusätzliches
Feinabstimmen kann durch Optimieren in Bezug auf vorab aufgezeichnete
Daten (im Fall der ROM-Platte) erhalten werden. Bei Doppelschicht-DVD-ROM (DVD-9) wird
der optimale Fokusversatz gefunden, indem der Fokusfehler beim Nulldurchgang
der S-Kurve gehalten und dann weiter in Bezug auf Jitter optimiert
wird. Hierbei leidet der optimale Fokusversatz unter Streulicht
aus der anderen fokusfernen Schicht und/oder aus optischen Aberrationen
aufgrund der nicht idealen Tiefe der Schicht im Fokus, aber dies kann
durch Optimieren in Bezug auf Jitter kompensiert werden. Bei Doppelschicht-DVD+R/+RW
stehen keine vorab aufgezeichneten Daten zum Optimieren der Jitterwerte
zur Verfügung.
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Bei
einer Ausführungsform
hat die Einrichtung eine in der Fokusservoeinheit 25 enthaltene
Fokusjustierfunktion. Zuerst wird ein durch ein Gebiet der Vorrille
mit der Vorrillenmodulation gebildetes Fokusgebiet detektiert. Dann
wird der beste Fokus durch Abtasten des Trägermusters in dem Fokusgebiet
und Überwachen der
Amplitude des auf den genannten langen Marken beruhenden Abtastsignals
detektiert. Insbesondere wird ein Maximum der Amplitude durch Variieren
des Fokusversatzes gefunden. Die Fokusjustiereinheit kann auch als
Softwarefunktion in der Steuereinheit 20 ausgeführt sein,
unter Verwendung der Lese-Elektronik, die in der Leseeinheit 30 zum
Detektieren der Amplitude des auf den langen Vorrillenmarken beruhenden
Signals zur Verfügung
steht. Bei einer Ausführungsform
wird die Fokusjustierfunktion für
eine Mehrschichtplatte Für
jede der relevanten Schichten separat ausgeführt. Das Fokusgebiet auf der
jeweiligen Schicht wird lokalisiert, und die weiteren Schritte werden
so, wie oben für
die erste Schicht angegeben, ausgeführt. Das Finden des richtigen
Fokusversatzes ist zum Beschreiben von beschreibbaren und mehrfach
beschreibbaren Platten wichtig. Bei einem nicht optimalen Fokusversatz
werden die Daten nicht optimal auf die Platte geschrieben, was zu höherer Schreibleistung
und Jitterwerten führt
(besonders beim Auslesen).
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5 zeigt
einen modulierten Wobble, eine Vorrillenmodulation und ein Lesesignal.
Die x-Achse zeigt die Zeit und die y-Achse zeigt die Signalwerte.
Eine obere Kurve 51 zeigt den Wobble als ein in radialer
Richtung von einer nominalen Nullposition abweichendes Signal. Die
Phase des Wobble ist zum Codieren physikalischer Adressen, wie durch
die Phasenumkehr 52 angegeben, moduliert. Die Wobblemodulation
repräsentiert
physikalische Adressinformation, die die physikalische Position
der jeweiligen physikalischen Adresse in Bezug auf einen Anfangspunkt
der Spur angibt. Die Wobblemodulation ist beispielsweise aus DV+RW
bekannt und wird in WO00/43996 ausführlich beschrieben. Erfindungsgemäß wird die
den Wobble bildende Vorrille durch abwechselnde Vorrillen-Landgebiete 53 und
Vorrillen-Pitgebiete 54 moduliert. Die untere Kurve 56 zeigt das
resultierende, von einem Detektor in dem Lesekopf generierte Lesesignal,
das gewöhnlich
CA-Signal (engl.: central aperture signal) genannt wird. Das Signal
wird durch den Unterschied der Reflexion von Vorrillenpits (Rillen-Reflexionsgrad)
und Vorrillenlands (Spiegeltyp-Reflexionsgrad) verursacht. Das Signal
ist mit dem Unterschied der Reflexion zwischen einer Rille und einem
Spiegelgebiet auf der Platte (typischerweise 10–15% des Reflexionsgrades)
vergleichbar. Alternativ können
zum Auslesen andere Verfahren eingesetzt werden, z.B. radialer und
tangentialer Push-Pull. Es sei bemerkt, dass die Wobbleperiode oder
-modulation aus dem CA-Lesesignal nicht detektiert werden kann,
sondern die Vorrillen-Landgebiete 53 ergeben Impulse 55 in
dem CA-Signal, während
die dazwischen liegende Signalteile 57 als auf Vorrillenpits
beruhend interpretiert werden. Demodulieren der auf der Vorrillenmodulation
beruhenden Vorrillensignalelemente 55, 57 ist
relativ einfach. Bei einer Ausführungsform
hängen
die Vorrillensignalelemente direkt mit dem Wobble-PLL-Takt zusammen.
Einfaches Filtern und Schwellendetektion können eingesetzt werden. Wenn
die Pits groß sind
(> 8T), ist Intersymbolstörung vernachlässigbar
und die Frequenz und die Größe des Signals
sind fest. Aus dem Signal demodulierte Kanalbits werden entsprechend
einem Kanalcodierungsalgorithmus zu der Hilfsinformation decodiert,
beispielsweise der gleichen Kanalcodierung, wie sie für die Hauptdaten
in dem CD- oder DVD-System verwendet wird. Bei einer Ausführungsform
wird ein anwendungsspezifischer Kanalcodierungsalgorithmus zum Codieren
der Hilfsinformation in den Vorrillen-Land- und -Pitgebieten verwendet, wobei der Algorithmus
beispielsweise nur Vorrillenmarkenlängen von 10 bis 14 Kanalbits
nutzt.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Vorrillenmodulation an die Wobblemodulation angepasst. Wie
in 5 gezeigt, sind die Vorrillen-Pit- und -Landgebiete
auf die Sinuswellenform des Wobble ausgerichtet. Die Längen der
Vorrillenmarken sind so gewählt,
dass sie Vorrillenmodulationmuster zulassen, die in die Längen der
Wobbleperiode passen. Alternativ ist die Vorrillenmodulation auf
Wobbleteile ausgerichtet, die kritische Elemente der Wobblemodulation
bilden, wie die Phasenumkehr 52, insbesondere solche kritischen
Wobbleteile, die keine Vorrillenmodulation enthalten.
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6 zeigt
ADIP-Information in Wobblemodulation. Die Wobblemodulation codiert
zusätzliche
Information, die in dem DVD+RW-System "Adresse in Vorrille" (ADIP: Address In Pregroove) genannt
wird. Jedes ADIP-Bit 65 wird von ADIP-Bitsynchronisationen
gebildet (1 Wobbleperiode 64, entsprechend 32 Kanalbits), gefolgt
von einem ADIP-Wortsynchronisationsfeld (3 Wobbleperioden) und dem
ADIP-Datenbitfeld
von 4 Wobbleperioden, schließlich
gefolgt von 85 monotonen (d.h. nicht modulierten) Wobbleperioden.
Die Figur zeigt einen ersten Wobble 61, der als ADIP-Wortsynchronisation
codiert ist, in dem das Wortsynchronisationsfeld invertierte Wobbles und
das Datenbitfeld nicht modulierte Wobbles hat. Der zweite Wobble 62 codiert
einen Datenbitwert 0 und der dritte Wobble 63 codiert ein
Datenbit vom Wert 1.
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7 zeigt
eine Wobbeldemodulationseinheit. Die Eingabeeinheit 71 liefert
ein Push-Pull-Signal, das aus dem Kopf abgeleitet wird, der die
Spur abtastet. Ein Filter 72 filtert das Signal mit Hochpass-
und Tiefpassfiltern zum Isolieren der Wobblefrequenz und Generieren
eines Wobblesignals. Eine Phasenregelschleife 73 ist auf
die Wobblefrequenz verriegelt und generiert über einen 32x-Multiplizierer 75 den
synchronen Schreibtakt zum Aufzeichnen von Marken in Einheiten aus
Kanalbits. Eine synchrone Wobbleeinheit 74 liefert eine Wobbletaktperiode
an den Multiplizierer 76, der auch das Wobblesignal empfängt. Die
Ausgabe des Multiplizierers 76 wird in einer Integrier-
und Ausdruckeinheit 77 integriert, deren Ausgabe über einen
Abtastschalter zu einem Sync-Schwellendetektor 78 abgetastet
wird, der mit einem ADIP-Bit-Synchronisierer
gekoppelt ist, der die ADIP-Bitsynchronisationen detektiert. Einem
zweiten Multiplizierer 81 wird ein 4-Wobbleperiodensignal zugeführt, das
zwei invertierte und zwei nicht invertierte Wobbles hat, und das
Wobblesignal auf einem zweiten Eingang für synchrone Detektion über 4 Wobbleperioden.
Eine zweite Integrier- und Ausdruckeinheit 82 integriert
Ausgangssignale des Multiplizierers 82, während ein
Bitwert-Schwellendetektor 83 zum
Detektieren der Werte der codierten Bits.
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Obwohl
die Erfindung hauptsächlich
mittels Ausführungsformen
erläutert
worden ist, die optische Platten nutzen, die auf einer Reflexionsänderung
beruhen, ist die Erfindung auch für andere Aufzeichnungsträger geeignet,
wie z.B. rechteckige optische Karten, magnetooptische Platten oder
jeden anderen Typ von Informationsspeichersystem, das auf einem
beschreibbaren Aufzeichnungsträger
ein vorab angebrachtes Muster aufweist. Es sei bemerkt, dass in
diesem Dokument das Wort „umfassend" (Englisch: "comprising") das Vorhandensein
anderer Elemente oder Schritte als derjenigen, die aufgelistet sind,
nicht ausschließt
und das Wort „ein" oder „eine" (Englisch: "a" or "an") vor einem Element
das Vorhandensein einer Vielzahl derartiger Elemente nicht ausschließt, dass
Bezugszeichen den Rahmen der Ansprüche nicht einschränken, dass
die Erfindung sowohl mittels Hardware als auch mittels Software
ausgeführt
werden kann und dass mehrere „Mittel" oder „Einheiten" durch das gleiche
Hardware- oder Softwareelement repräsentiert werden können.
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