PL193933B1 - Dysk optyczny - Google Patents

Abstract

1. Dysk optyczny, zawierajacy obszar zapisu, w któ- rym sa zapisywane dane z zasadniczo stala gesto- scia, przy czym obszar zapisu jest podzielony na liczne wspólosiowe, pierscieniowe strefy zawieraja- ce kolowe lub spiralne sciezki, kazda sciezka w da- nej strefie moze przechowywac te sama ilosc da- nych przy danej gestosci sciezek, a srednia gestosc sciezek w danej strefie jest zasadniczo równa ge- stosci stalej, znamienny tym, ze sciezki cechuja okresowe zmiany przebiegu, które sa wyrównane promieniowo wzgledem siebie w kazdej ze stref, przy czym ich okresowosc okresla gestosc zapisu danej sciezki. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest dysk optyczny zawierający obszar zapisu, w którym zapisywane są dane z zasadniczo stałą gęstością, przy czym obszar zapisu jest podzielony na liczne współosiowe pierścieniowe strefy zawierające kołowe lub spiralne ścieżki, każda ścieżka w jednej ze stref przechowuje tę samą założoną ilość danych z założoną gęstością ścieżki, natomiast średnia gęstość ścieżek w jednej strefie jest zasadniczo równa wspomnianej stałej gęstości.

Nośniki zapisu wspomnianego typu znane są z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0587 019 (dokument D1na liście odnośnych dokumentów). Dokument ten przedstawia nośnik zapisu w postaci dysku optycznego, posiadający obszar zapisu, w którego skład wchodzi wzór rowków wykonanych na podłożu, stanowiący serwo-wzór dla kołowych lub spiralnych ścieżek. Obszar zapisu jest podzielony na współosiowe spiralne strefy, a w poszczególnej strefie każda ścieżka zawiera tę samą ilość danych. W związku z tym gęstość zapisu danych zmniejsza się wraz z przesuwaniem się promieniowo na zewnątrz, po czym na początku następnej strefy ustalona gęstość jest ponownie przywracana. Średnia gęstość na całej powierzchni jest zasadniczo równa gęstości przy CLV („Constant Linear Velocity” - stała prędkość liniowa), to znaczy gęstości stosowanej w formacie audio CD. Jednakże, w danej strefie ilość danych w każdym zwoju ścieżki jest stała, co odpowiada gęstości przy CAV („Constant Angular Velocity” - stała prędkość kątowa). Dysk zawiera pewną liczbę promieniowo ułożonych serwo-wgłębień w każdym zwoju, tworzących razem tak zwany serwo-wzór próbkowania. Serwo-wzór zawierający promieniowo ułożone elementy jest nazywany serwo-wzorem CAV, oraz jest przeglądany przez serwomechanizm pracujący z pętlą synchronizacji fazowej (PLL) w celu generacji serwo-częstotliwości zsynchronizowanej z częstotliwością obrotów dysku. Serwo-wgłębienia mają takie rozmiary, by ich odczyt był taktowany przez wspomnianą serwo-częstotliwość obrotów dysku. Serwo-wgłębienia mają takie rozmiary, by ich odczyt był taktowany ze wspomnianą serwo-częstotliwością. Ponadto, zapewniona jest pętla synchronizacji fazowej do taktowania danych zsynchronizowana z prędkością operacji odczytu/zapisu, które są wykonywane z zasadniczo stałą liniową gęstością. Przy przeskoku do nowej pozycji promieniowej, punkt ustalonej częstotliwości obrotów lub punkt ustalonego taktowania danych są dostosowywane do nowej pozycji, lecz serwo-pętla synchronizacji fazowej synchronizuje się z serwo-wzorem CAV. Serwo-wgłębienia są zawsze odczytywane z serwo-częstotliwością. Urządzenie zapisujące zawiera system optyczny do zapisu lub odczytu informacji poprzez wytworzenie wiązki promieniowania zogniskowanej na ścieżce nośnika zapisu. Dysk optyczny jest obracany, a plamka jest ustawiana w kierunku promieniowym na środku ścieżki przez serwomechanizm do przeglądania ścieżki. W czasie przeglądania serwo-pętla synchronizacji fazowej jest zsynchronizowana z częstotliwością obrotów dysku do odczytu serwo-wzorca CAV. Pętla synchronizacji fazowej jest zsynchronizowana z prędkością danych CLV. Znany nośnik zapisu i urządzenie charakteryzują się taką niedogodnością, że dla niezawodnego działania pierwsza pętla synchronizacji fazowej musi być zsynchronizowana z serwo-wzorem CAV, natomiast druga pętla synchronizacji fazowej musi być zsynchronizowana z gęstością danych CLV.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie dysku optycznego zapewniającego bardziej niezawodne operacje zapisu i/lub odczytu danych, przy czym dane są zapisane z zasadniczo stałą gęstością.

Istotą wynalazku jest dysk optyczny, zawierający obszar zapisu, w którym są zapisywane dane z zasadniczo stałą gęstością, przy czym obszar zapisu jest podzielony na liczne współosiowe, pierścieniowe strefy zawierające kołowe lub spiralne ścieżki, każda ścieżka w danej strefie może przechowywać tę samą ilość danych przy danej gęstości ścieżek, a średnia gęstość ścieżek w danej strefie jest zasadniczo równa gęstości stałej, charakteryzujący się tym, że ścieżki cechują okresowe zmiany przebiegu ścieżki, które są wyrównane promieniowo względem siebie w każdej ze stref, przy czym ich okresowość określa gęstość zapisu danej ścieżki.

Ponadto dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że okresowe zmiany przebiegu ścieżki obejmują promieniowe odchylenia położenia ścieżki.

Dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że rozmiar stref jest taki, że różnica liczby okresowych zmian przebiegu ścieżki w zwoju ścieżki na granicy sąsiednich stref jest względnie mała w stosunku do liczby okresowych zmian przebiegu ścieżki w zwoju ścieżki.

Dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że wspomniana różnica wynosi 1, 2, 4, 6, 8, 16, 32, 48 lub 64.

Dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że obszar zapisu zawiera obszary zagłębione i niezagłębione, które tworzą wspomniane ścieżki, przy czym obszary zagłębione znajdują

PL 193 933 B1 się w odchylonych fragmentach przebiegu ścieżki, a odchylone fragmenty przebiegu ścieżek są wyrównane pomiędzy obszarami zagłębionymi w każdej ze stref.

Dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że okresowe zmiany przebiegu ścieżki tworzą serwo-wzór zawierający nagłówki występujące przemiennie z częściami ścieżkowymi, przy czym różnice faz okresowych zmian przebiegu ścieżki na granicy dwóch sąsiednich stref są w pobliżu nagłówków zasadniczo równe zero.

Dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że wspomniana różnica okresowości pomiędzy sąsiednimi strefami jest przyczyną jednego lub dwóch zaników sygnału w części ścieżkowej.

Dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że obszar zapisu zawiera zapisane dane.

Dysk optyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że dysk optyczny jest dyskiem typu „tylko do odczytu”.

Wynalazek opiera się również na następującym stwierdzeniu dotyczącym niezawodności detekcji serwo-sygnałów przy zapisie optycznym o dużej gęstości. W celu uzyskania dużej gęstości, odległość pomiędzy ścieżkami (skok ścieżki) musi być jak najmniejsza dla dostępnego systemu przeglądającego i rozmiaru plamki przeglądania. Gdy serwo-elementy, to znaczy wgłębienia lub inne okresowo zmieniające się własności fizyczne ścieżki np. jej położenie, są przeglądane i w wyniku tego generowany jest serwo-sygnał, serwo-elementy sąsiednich ścieżek również mają wpływ na serwo-sygnał, co określa się jako przenik. Jednakże, w przypadku gęstości CLV ilość danych przechowywanych w ścieżce musi być promieniowo zwiększana. Wynalazcy stwierdzili, że poprzez rozmieszczenie przebiegu ścieżki w danej strefie, przenik w obrębie strefy może być wyeliminowany. Na początku następnej strefy gęstość jest zwiększana w sposób krokowy, tak że średnia gęstość jest zasadniczo równa gęstości CLV. Problem przeniku występuje w takim rozwiązaniu jedynie na ścieżce granicznej pomiędzy dwiema strefami. Ścieżka graniczna może być pominięta lub mogą być zastosowane specjalne rozwiązania do kontroli problemów interferencji w strefie brzegowej.

Przykład realizacji dysku optycznego charakteryzuje się tym, że rozmiar stref jest taki, że różnica liczby okresowych zmian przebiegu ścieżki w zwoju ścieżki na granicach sąsiednich stref jest względnie mała w porównaniu z samą liczbą okresowych zmian przebiegu w zwoju ścieżki. Różnica w okresowości daje w efekcie wzór interferencji, w którego skład wchodzą wygaszenia (częściowe) w sygnale brzegowym generowanym na podstawie okresowych zmian przebiegu ścieżki przy przeglądaniu ścieżki na granicy dwóch stref. Jeśli ta różnica jest mała, w efekcie sygnał brzegowy posiada niewiele wygaszeń, które mogą być odpowiednio ustawiane poprzez wybór różnicy faz właściwości okresowych.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia nośnik zapisu, fig. 2 -dysk optyczny według stanu techniki ze wzorem nagłówków typu CLV, fig. 3 -dysk optyczny podzielony na strefy, fig. 4 - rozkład nagłówka i sektora, fig. 5 - urządzenie do odczytu nośnika zapisu, fig. 6 - urządzenie do zapisu i odczytu nośnika zapisu, fig. 7 - serwo-wzór rowków i grzbietów, fig. 8 -dysk optyczny zawierający ścieżki o „zygzakowatym” kształcie, fig. 9 - serwo-sygnały generowane w strefie brzegowej.

Analogiczne elementy na różnych figurach mają te same odnośniki liczbowe.

Figura 1a przedstawia mający postać dysku nośnik zapisu 1, posiadający ścieżkę 9, na której można dokonywać zapisu, oraz środkowy otwór 10. Ścieżka 9 jest rozmieszczona zgodnie ze wzorem zwojów, który ma postać zasadniczo spiralnych ścieżek. Ścieżka 9 na nośniku zapisu jest wskazywana przez wstępnie wytłoczoną strukturę ścieżki, wykonywaną w czasie wytwarzania półwyrobu nośnika zapisu. Struktura ścieżki jest wykonana, na przykład, ze wstępnego rowka 4, który umożliwia głowicy odczytującej/zapisującej podążanie za ścieżką 9 w czasie przeglądania. Wynalazek może być stosowany w analogiczny sposób w odniesieniu do innych wzorów ścieżek, w których ścieżki są zasadniczo równoległe, na przykład w których zwoje tworząc kołowe ścieżki są współśrodkowe, a nie spiralne.

Figura 1b przedstawia przekrój wykonany wzdłuż linii b-b nośnika zapisu 1, w którym przezroczyste podłoże 5 posiada warstwę zapisu 6 i warstwę ochronną 7. Może być zastosowany rowek wstępny 4, w ogólnym przypadku mający postać wgłębienia lub wzniesienia, lub odpowiedniej cechy materiałowej odróżniającej go od otoczenia. Warstwa zapisu 6 może podlegać zapisowi przy pomocy środków optycznych lub magneto-optycznych przez urządzenie do zapisu informacji, na przykład przez znane systemy zapisu CD. W czasie zapisywania, warstwa zapisu jest lokalnie ogrzewana przez wiązkę promieniowania elektromagnetycznego, takiego jak światło laserowe. Warstwa zapisu w nośniku zapisu z możliwością wielokrotnego zapisywania jest utworzona, na przykład, z materiału

PL 193 933B1 zmieniającego fazę, który przechodzi na przykład w amorficzny lub krystaliczny kształt po ogrzaniu do odpowiedniej temperatury.

Figura 1c przedstawia alternatywną strukturę ścieżki, składającą się ze wzniesionych i zagłębionych ścieżek, nazywanych grzbietami 11 i rowkami 12. Należy zauważyć, że zarówno grzbiety 11 jak i rowki 12 służą jako ścieżki zapisu. Każdy zwój posiada przynajmniej jeden obszar przerywający grzbiety i rowki, stanowiący obszar nagłówkowy. We wzorze spiralnym rowki mogą być przedłużane jako rowki, gdy w każdym zwoju po obszarze nagłówkowym podwójna spirala rowków i grzbietów jest przedłużana przez dalszą część spirali rowków i grzbietów. Alternatywnie, przynajmniej raz na długości jednego zwoju dochodzi do przejścia grzbiet-rowek, lub na odwrót, a przełączenie odbywa się za obszarem nagłówkowym.

Zgodnie z wynalazkiem, ścieżki są podzielone na części przeznaczone do zapisu 3 przez promieniowo ustawione nagłówki 2. Części ścieżkowe 3 są przeznaczone do odczytu i zapisu optycznych znaczników reprezentujących informację dla użytkownika, oraz są poprzedzone nagłówkami dla indywidualnego dostępu do każdej części ścieżkowej. Nagłówki zawierają informację o pozycji, wskazującą pozycję nagłówka i sąsiedniej części ścieżkowej względem początku ścieżki, lub promieniowe i kątowe parametry, takie jak znaczniki adresu reprezentujące informację o adresie. Znaczniki adresu na zapisywalnym nośniku zapisu są zazwyczaj wytłaczane w czasie wytwarzania nośnika, w celu umożliwiania pozycjonowania głowicy odczytującej/zapisującej w dowolnym miejscu na wciąż nie zapisanym nośniku. Nagłówki są umieszczone w kilku, na przykład w czterech, położeniach kątowych w każdym zwoju ścieżki, co odpowiada położeniem nagłówków stosowanym w systemie CAV. Jednakże, informacja o pozycji w nagłówkach w położeniach CAV jest zapisywana z gęstością CLV, to znaczy znaczniki kodują informację o pozycji ze stałą gęstością. Rozwiązanie takie schematycznie przedstawiono jako prostokątne obszary nagłówkowe 2 na fig. 1a. Dzięki rozmieszczeniu typu CAV części ścieżek stanowiące nagłówki mają długość proporcjonalną do promieniowego położenia, to znaczy odległości od centrum środkowego otworu 10. Części ścieżek są zapisywane ze stałą gęstością, a w związku z tym ilość danych w części ścieżkowej jest proporcjonalna do pozycji promieniowej, co nazywa się formatem CLV. Dane w częściach ścieżek i informacja o pozycji w sąsiednim nagłówku są zapisywane z tą samą gęstością i mogą być odczytywane przez ten sam zespół odczytujący. Dane przeznaczone do zapisania są dzielone na sektory o stałej długości, które są zapisywane począwszy od pierwszej wybranej kątowej lub promieniowej pozycji do drugiej wybranej pozycji, przy czym wspomniane pozycje znajdują się między nagłówkami. W formacie dysku według niniejszego wynalazku nie występują żadne wymogi, by liczba sektorów dokładnie wpasowywała się w zwój, co daje dodatkowe korzyści dotyczące średniej gęstości danych, ponieważ nie stosuje się żadnych stref, lub jedynie niewielkie. Wspomniane wybrane pozycje mogą być wyliczane zgodnie z kilkoma wzorami na podstawie ilości nagrywanych danych w każdej części ścieżkowej. Dzięki temu zmniejsza się narzut na nagłówki, gdyż stosuje się małą ilość ustawionych zgodnie z CAV nagłówków w zwoju i sektorów zapisu z gęstością zapisu CLV, które to sektory nie muszą być wyrównane względem nagłówków.

Figura 2 przedstawia dysk optyczny 21 według stanu techniki, taki jak DVD-RAM, stosujący strefowy format CLV („Constant Linear Velocity” - stała prędkość liniowa, to znaczy stała gęstość zapisu, niezależna od pozycji promieniowej). Nagłówki 22, 23, 24 są zapewnione dla każdego sektora, a obszar zapisu dysku jest podzielony na współosiowe pierścieniowe strefy. Każda część ścieżkowa w jednej ze stref zawiera jeden sektor, a związany z nią nagłówek zawiera fizyczny adres tego sektora. Każda strefa zawiera ustaloną liczbę sektorów w zwoju, a liczba stref zwiększa się o jeden wraz z przesuwaniem się w kierunku promieniowym na zewnątrz. Nagłówki 22, 23 są wyrównane w danej strefie, ponadto w strefie tej ilość danych zapisywanych w zwoju pozostaje stała zgodnie z systemem CAV („Constant Angular Velocity” - stała prędkość kątowa). Taki format dysku jest określany jako ZCLV (strefowy CLV). Format ZCLV według stanu techniki charakteryzuje się znacznymi stratami przestrzeni do przechowywania danych w związku z występowaniem dużej liczby nagłówków. Wspomniane straty określa się jako narzut, a zadaniem wynalazku jest jego zmniejszenie.

Figura 3 przedstawia strefowy dysk optyczny według niniejszego wynalazku. Dysk ten zawiera obszar zapisu 31 znajdujący się pomiędzy wewnętrzną średnicą 32 i zewnętrzną średnicą 33. Zapis składa się z kołowych lub spiralnych ścieżek (jak to pokazano na fig. 1), a ścieżki są poprzerywane nagłówkami 34, tak że powstają części ścieżkowe. Nagłówki są promieniowo wyrównane, a zwłaszcza początki nagłówków są wyrównane względem prostych promieniowych linii 36. Obszar zapisu 31 dysku jest podzielony na współosiowe pierścieniowe strefy, a w każdej strefie części ścieżek przechowują tę samą ilość danych. Wewnątrz danej strefy początkowa gęstość jest zgodna z pewnym poziomem

PL 193 933 B1 nominalnym, na przykład gęstością CLV, po czym zmniejsza się proporcjonalnie do promieniowego położenia danej części ścieżkowej, po czym z kolei na początku następnej strefy gęstość jest ustalana ponownie zgodnie z poziomem nominalnym. Tak więc gęstość w każdej strefie jest zgodna z systemem CAV. Średnia gęstość całego obszaru zapisu jest nieznacznie mniejsza niż nominalny poziom CLV, w związku z czym straty wynikające ze strefowości zależą od liczby stref, to znaczy są duże, gdy występuje tylko kilka dużych stref. Każda część ścieżkowa w obrębie jednej ze stref przyjmuje zapis tej samej założonej ilości danych z gęstością danej części ścieżkowej, a średnia gęstość części ścieżkowych w jednej strefie jest zasadniczo równa wspomnianej gęstości CLV. Nagłówki są zapisywane z gęstością danych, która zmniejsza się w kierunku na zewnątrz w obrębie strefy, zgodnie z systemem CAV, przy czym części końcowe 35 nagłówków są wyrównane przy promieniowych fragmentach linii 35 ustawionych pod różnym kątem, tak że dla każdego ramienia powstaje struktura przypominająca piłę zębatą. W przykładzie realizacji dysku części ścieżek są wyposażone w okresowe zmiany przebiegu ścieżki określające gęstość danej części ścieżkowej. W czasie przeglądania przez urządzenie odczytujące na podstawie okresowych zmian przebiegu ścieżki generowany jest sygnał okresowy w jednostce przeglądającej, na przykład w serwo-sygnałach lub sygnale odczytu danych. Sygnały okresowe mogą być stosowane do synchronizacji zapisu lub odczytu danych, na przykład przez układ z pętlą synchronizacji fazowej zsynchronizowany z sygnałem okresowym. Okresowe zmiany przebiegu ścieżki mogą określać odchylenie pozycji ścieżki w kierunku poprzecznym nazywane „zygzakiem” lub inne odchylenia dotyczące głębokości lub szerokości ścieżki. Ścieżka zygzakowa dla dysku CLV bez nagłówków, na przykład CD-R, jest opisana w dokumencie US 4 901 300 (D2). W przykładzie realizacji dysku strefowego według niniejszego wynalazku zygzaki ścieżki w strefie są promieniowo wyrównane. Liczba zygzaków w obrębie części ścieżkowej jest stała oraz ustalona ilość danych odpowiada jednemu zygzakowi, na przykład zygzak stanowi 324 bity kanału, ramka zaś zawiera 6 zygzaków lub 1944 bity kanału albo 155 bajtów danych dla danego kodu kanałowego.

Figura 4 przedstawia format nagłówka i sektora. Fig. 4a przedstawia wzór grzbietów i rowków, przerywany nagłówkami, pokazanymi w powiększeniu i w schematyczny sposób. Pierwszy rowek 41 jest przerwany obszarem nagłówka 40. Pierwszy grzbiet 42 promieniowo przylega do pierwszego rowka 41. Za obszarem nagłówka 40 rowki i nagłówki kontynuują swój przebieg. Położenie rowków charakteryzuje się pewną poprzeczną wariacją mającą postać tak zwanych zygzaków, przy czym zygzaki te są wyrównane pomiędzy rowkami. Obszar nagłówka jest podzielony na pierwszą część 43 zawierającą nagłówki rowków i drugą część 44 zawierającą nagłówki grzbietów. W związku z tym odczyt znaczników adresu 45 reprezentujących informację o pozycji nie jest utrudniany przez interferencję ze znacznikami adresu w promieniowo sąsiednim obszarze.

Figura 4b przedstawia format nagłówka i części ścieżkowej ukazujący logiczne rozmieszczenie przechowywanej informacji. Jednostką długości jest okres zygzaka, który odpowiada ustalonej ilości bitów kanału, jak to wyjaśniono powyżej. W pierwszej kolejności, nagłówek 40 jest podzielony na część nagłówka rowków 43 i część nagłówka grzbietów 44. Następnie pięć zygzaków części sterującej 46 bierze udział w sterowaniu odczytem zapisanych danych. Część sterująca 46 jest podzielona na obszar Gap (niezapisywany obszar bezpośrednio przylegający obszaru nagłówka), obszar Guard do rozpoczynania operacji zapisu (pewne odchylenie od punktu początkowego zapobiegające zachodzeniu na siebie), obszar VFO do synchronizacji oscylatora o zmiennej częstotliwości, oraz wzorzec SYNC do logicznej synchronizacji kodu kanału. Po części sterującej 46 następuje obszar danych 47, w którym przechowywane są dane użytkownika, przy czym obszar danych ma długość zależną od promieniowego położenia części ścieżkowej. Ostatnia część 48 części ścieżkowej przed następnym obszarem nagłówka jest podzielona na PA (obszar zakończenia kodowania kodu kanału), drugi obszar Guard i drugi obszar Gap, pełniące podobne funkcje jak w części sterującej 46.

Figura 4c przedstawia logiczny format danych. Dane użytkownika są podzielone na sektory 142 o ustalonej długości 2 kB, przy czym każdy na przykład zawiera 98 zygzaków. Pewna ilość sektorów, na przykład 32, jest łączona razem tworząc blok ECC, w którym zawarte są kody korekcji błędów wykorzystywane do korekcji błędów występujących w dowolnym miejscu w bloku ECC. Taki długi blok ECC zapewnia lepszą ochronę przed błędami pakietowymi oraz wymaga zapisu minimalnej ilości dodatkowych danych. Jeśli ma być zmieniony tylko jeden sektor, konieczne jest przepisanie całego bloku ECC zawierającego wyliczone na nowo kody błędów. Sektor łącznikowy 141, który zawiera tylko kilka zygzaków, jest zarezerwowany jako bufor pomiędzy blokami ECC, w celu umożliwienia niezależnego zapisu tych bloków. Zazwyczaj sektor łącznikowy jest zapisywany danymi nieistotnymi w celu zapewnienia, że nie pozostały żadne niezapisane obszary. Oczywiście, blok ECC nie dopasowuje się do

PL 193 933B1 części ścieżkowej i może być większy lub mniejszy niż obszar danych 47 w części ścieżkowej. Rzeczywisty początek bloku ECC może być łatwo wyliczony na podstawie długości bloku, adresu bloku i rozmiaru części ścieżkowej, który waha się w założony sposób zależnie od pozycji promieniowej. Wspomniane wyliczenie zwraca numer ścieżki, numer nagłówka w ścieżce i odległość od nagłówka, na przykład wyrażoną jako liczba zygzaków. W przedstawionym przykładzie realizacji dysku optycznego, informacja o pozycji w nagłówku zawiera numer ścieżki określający promieniową pozycję na ścieżce i numer nagłówka określający kątowe położenie nagłówka. Należy podkreślić, że dany nagłówek zawsze będzie znajdował się w danym bloku o danym adresie, oraz zawsze będzie występował następny blok w znanej odległości od nagłówka. W jednym przykładzie realizacji dysku optycznego według wynalazku informacja o pozycji w nagłówku zawiera adres bloku określający oznaczenie bloku w nagłówku i wskaźnik następnego bloku określający odległość od nagłówka do początku następnego bloku. Adres bloku może określać wcześniej zaczynający się blok i zawierać wspomniany nagłówek, lub może on być adresem następnego rozpoczynającego się bloku.

Figury 5 i 6 przedstawiają urządzenia według niniejszego wynalazku do przeszukiwania nośnika zapisu 1. Urządzenie z fig. 5 ma za zadanie odczyt nośnika zapisu 1, który to nośnik jest identyczny z nośnikami zapisu pokazanymi na fig. 1i 3. Urządzenie jest wyposażone w głowicę odczytującą 52 do przeglądania ścieżki na nośniku zapisu oraz zespół sterowania odczytem, zawierający zespół napędowy 55 do obracania nośnika zapisu 1, jednostkę odczytującą 53 na przykład zawierający dekoder kanałów i korektor błędów, zespół śledzący 51i jednostkę sterującą systemem 56. Głowica odczytująca zawiera system optyczny znanego typu do generacji plamki promieniowania 66 zogniskowanej na ścieżce warstwy zapisu na nośniku zapisu za pośrednictwem wiązki promieniowania 65 sterowanej przez elementy optyczne. Wiązka promieniowania 65 jest wytwarzana przez źródło promieniowania, na przykład diodę laserową. Głowica odczytująca zawiera ponadto siłownik ogniskujący do ogniskowania wiązki promieniowania 65 na warstwie zapisu, oraz siłownik śledzący 59 do dokładnego ustawiania plamki 66 w kierunku promieniowym na środku ścieżki. Siłownik śledzący 59 może zawierać zezwoje do promieniowego przesuwania elementu optycznego, albo może być tak zaplanowany, by zmieniał kąt odbicia elementu na ruchomej części głowicy odczytującej lub na części o ustalonej pozycji, w przypadku gdy część systemu optycznego jest zamontowana w ustalonej pozycji. Promieniowanie odbijane przez warstwę zapisu jest wykrywane przez detektor znanego typu, na przykład w postaci diody czteroćwiartkowej, w celu wytworzenia sygnałów detektora 57 zawierających sygnał odczytu, sygnał błędu śledzenia i sygnał błędu ogniskowania. Urządzenie jest wyposażone w zespół śledzący 51 sprzężony z głowicą odczytującą w celu odbioru sygnału błędu śledzenia ścieżki z głowicy odczytującej i sterowania siłownikiem śledzącym 59. W czasie odczytu, w jednostce odczytującej 53 sygnał odczytu jest przekształcany na informację wyjściową, oznaczoną strzałką 64. Urządzenie jest wyposażone w detektor nagłówka 50 do detekcji obszarów nagłówkowych i wydobywania informacji o adresach z sygnałów detektora 57 w czasie przeglądania obszarów nagłówkowych ścieżek nośnika zapisu. Zespół detekcji nagłówków jest tak zaprojektowany, by odczytywał informację o pozycji z nagłówków zasadniczo z gęstością danych, co zasadniczo odpowiada stałej gęstości stosowanej w CLV. Urządzenie posiada zespół pozycjonujący 54 do zgrubnego pozycjonowania głowicy odczytującej w kierunku promieniowym na ścieżce, natomiast precyzyjne pozycjonowanie jest zapewniane przez zespół śledzący 59. Urządzenie jest ponadto wyposażone w jednostkę sterującą systemem 56, służącą do przyjmowania rozkazów ze sterującego systemu komputerowego lub od użytkownika, oraz do sterowania urządzeniem za pośrednictwem linii sterujących 58, mających na przykład postać szyny systemowej połączonej z zespołem napędowym 55, zespołem pozycjonującym 54, detektorem nagłówków 50, zespołem śledzącym 51i jednostką odczytującą 53. Wtym celu, jednostka sterująca systemem zawiera układ sterujący, na przykład mikroprocesor, pamięć programu i bramki sterujące, przeznaczone do realizacji opisanych poniżej procedur. Jednostka sterująca systemem 56 może być również zaimplementowana jako automat w układach logicznych. Należy zauważyć, że nagłówki są umieszczone w pozycjach CAV, a w związku z tym ilości danych w częściach ścieżkowych zależą od pozycji promieniowej. Jednostka odczytująca 53 ma za zadanie eliminację nagłówków z odczytanych danych, która to eliminacja może być kontrolowana poprzez linie sterujące 58 przez detektor nagłówków 50. Alternatywnie, zespół odczytujący jest wyposażony w zespół deformatujący, który rozpoznaje i usuwa nagłówki i dodatkowe informacje sterujące ze strumienia danych. W jednym przykładzie realizacji, urządzenie odczytujące jest zaprojektowane do odczytu dysku posiadającego ciągłe zygzakowate ścieżki, jak to opisano z nawiązaniem do fig. 8. Zespół sterujący odczytem jest tak zaprojektowany, by przeprowadzał detekcję okresowych zmian przebiegu ścieżki i w zależności od nich

PL 193 933 B1 odczytywał założoną ilość danych z każdej ścieżki w jednej ze stref. Taktowanie odczytu jest zsynchronizowane z okresowymi zmianami przebiegu ścieżki, a jednostka odczytująca 53 odczytuje ustaloną liczbę bitów kanału dla każdego wystąpienia okresowej zmiany przebiegu ścieżki. W jednym przykładzie realizacji, zespół sterujący odczytem jest tak zaprojektowany, by wydobywał dane z obszaru ścieżki następującego po obszarze niezapisanym. Taktowanie odczytu jest zsynchronizowane z okresowymi zmianami przebiegu ścieżki w obszarze niezapisanym i w związku z tym szybkość odczytu jest regulowana w czasie przeglądania obszaru niezapisanego.

Jednostka sterująca systemem 56 jest tak zaprojektowana, by w następujący sposób wykonywała pozyskiwanie informacji o pozycji oraz procedurę pozycjonowania. Żądany adres bloku jest wydobywany z rozkazu otrzymanego od użytkownika lub z komputera sterującego. Pozycja bloku, wyrażona jako numer ścieżki, numer nagłówka i odległość od wspomnianego nagłówka, jest obliczana na podstawie znanych ilości danych przechowywanych w każdej części ścieżkowej. Może być zastosowana tablica dla formatu strefowego przypisująca każdej strefie adres pierwszego bloku i długość części ścieżkowej, która jest stała w obrębie każdej strefy. Wyznaczana jest promieniowa odległość od bieżącej pozycji do żądanego numeru ścieżki, oraz generowany jest sygnał sterujący do zespołu pozycjonującego 54 w celu promieniowego przesunięcia głowicy odczytującej do żądanej ścieżki. Gdy promieniowy ruch jest zakończony, odczytywany jest nagłówek przez detektor nagłówka 50. Sygnał odczytu z nagłówka jest przetwarzany w celu wykrycia, czy odczytywana jest żądana ścieżka. Jeśli tak, jednostka sterująca systemem czeka aż do nadejścia żądanego nagłówka. Następnie, wszelkie dane wcześniejsze niż wyliczona odległość od nagłówka są pomijane, po czym dane z żądanego bloku są odczytywane z pozycji łącznikowej w sektorze łącznikowym, opisanym z nawiązaniem do fig. 4c. W praktyce, wszelkie dane rozpoczynające się przy nagłówku będą odczytane, lecz wszystkie dane przed rozpoczęciem danego bloku zostaną pominięte, przy czym w przypadku odczytu pozycja łącznikowa jest w zasadzie równa początkowi bloku.

Korzystnie, jednostka sterująca systemem 56 jest zaprojektowana w taki sposób, by łączyła pierwszą ilość danych z pierwszej części ścieżkowej z przynajmniej jedną dalszą ilością danych z następnej części ścieżkowej, przy czym przynajmniej jedna dalsza ilość danych zawiera część aż do następnej pozycji łącznikowej. Tak więc cały blok ECC zawiera pierwszą ilość z części pierwszej części ścieżkowej, końcową ilość z odczytanej części ostatniej części ścieżkowej, oraz wszystkie pośrednie ilości danych z części ścieżkowych znajdujących się pomiędzy pierwszą i ostatnią częścią.

Figura 6 przedstawia urządzenie do zapisu informacji na nośniku zapisu według niniejszego wynalazku, który to nośnik umożliwia zapis jedno- lub wielokrotny na przykład w sposób magneto-optyczny lub optyczny (poprzez zmianę fazy lub barwienie) za pomocą wiązki 65 promieniowania elektromagnetycznego. Urządzenie ma również możliwość odczytu i zawiera te same elementy co urządzenie do odczytu opisane powyżej z nawiązaniem do fig. 5, z wyjątkiem tego, że posiada głowicę zapisującą-odczytującą 62 i zespół sterujący zapisem, który zawiera zespół napędowy 55 do obracania nośnika zapisu 1, jednostkę zapisującą 60, która zawiera na przykład formater, koder błędów i koder kanałów, zespół śledzący 51 i jednostkę sterującą systemem 56. Głowica zapisująca-odczytująca 62 posiada te same funkcje co głowica odczytująca 52, z tym że ponadto posiada funkcję zapisu, oraz jest sprzężona z jednostką zapisującą 60. Informacja podawana na wejście zespołu zapisującego 60 (oznaczona strzałką 63) jest rozprowadzana do logicznych i fizycznych sektorów zgodnie z regułami formatowania i kodowania, oraz jest przekształcana na sygnał zapisu 61 dla głowicy zapisującej-odczytującej 62. Jednostka sterująca systemem 56 ma za zadanie sterowanie zespołem zapisującym 60 i wykonywanie pozyskiwania informacji o pozycji oraz procedury, takiej jak opisano powyżej z nawiązaniem do urządzenia odczytującego. W czasie operacji zapisu, znaczniki reprezentujące informację są formowane na nośniku zapisu. Zapis i odczyt informacji do zapisu na dyskach optycznych, oraz użyteczne sposoby formatowania, korekcji błędów i reguły kodowania kanałów, są powszechnie znane w dziedzinie techniki, na przykład w systemach CD. W szczególności, zespół detekcji nagłówków 50 jest tak zaprojektowany, by odczytywał informację o pozycji z nagłówków zasadniczo z gęstością danych, co zasadniczo odpowiada stałej gęstości CLV. W urządzeniu nagrywającym lub urządzeniu odczytującym, zespół detekcji nagłówków jest zsynchronizowany z taktowaniem danych, które jest wytwarzane przez zespół wytwarzania sygnałów taktowania. Taktowanie danych jest również stosowane do sterowania zespołem zapisującym 60 i/lub jednostką odczytującą 53. Zespół generujący sygnały taktowania może być sterowany przez jednostkę sterującą systemem 56 na podstawie promieniowego położenia, strefy i prędkości obrotu dysku. W jednym przykładzie realizacji urządzenia zespół generujący sygnały taktowania może zawierać pętlę synchronizacji fazowej, na przykład umieszczoną w zespole detekcji

PL 193 933B1 nagłówków, przy czym pętla synchronizacji fazowej jest zsynchronizowana w czasie przeglądania z okresowymi zmianami przebiegu ścieżki, takimi jak zygzaki. Po skoku głowicy 52, 62 do nowej pozycji przeglądania, zespół generujący sygnał taktowania może być ustawiany na częstość taktowania danych w nowym położeniu, albo szerokość pasma pętli synchronizacji fazowej może być zwiększana w celu szybkiej synchronizacji z nową częstotliwością zygzaków. Tak więc zespół sterujący zapisem ma za zadanie detekcję okresowych zmian przebiegu ścieżki oraz synchronizowanie pętli synchronizacji fazowej z tymi okresowymi zmianami przebiegu ścieżki. Założona, ustalona liczba bitów kanału jest zapisywana odpowiednio dla każdego wystąpienia okresowych zmian przebiegu ścieżki, a ponieważ w danej strefie liczba okresowych zmian przebiegu ścieżki w zwoju ścieżki jest stała, taka sama jest założona ilość danych w każdej ścieżce w danej strefie.

Figura 7 przedstawia serwo-wzór grzbietów-rowków w strefie brzegowej. Ścieżki oznaczone jako L (grzbiet) i G (rowek) są przeglądane w kierunku z lewej do prawej, oraz są połączone spiralą (nie pokazaną) z lewą stroną figury. Ścieżki posiadają zygzaki lub inne wstępnie utworzone odchylenia określające gęstość zapisu danych na części ścieżkowej. Ścieżka pierwszego rowka 71 jest ostatnią ścieżką pierwszej strefy i posiada zygzak odpowiadający gęstości danych w tej strefie, przy czym ostatnia część wspomnianej ścieżki pierwszego rowka jest pokazana na wspomnianej lewej stronie fig. 7. Po przerwie, w której występuje obszar nagłówka 70, ścieżka pierwszego rowka 71 przechodzi w ścieżkę drugiego rowka 71 należącą do następnej strefy, która posiada zygzaki odpowiednie dla następnej strefy, w związku z czym pośrednia ścieżka grzbietowa 72 tworzy strefę brzegową 74. Ze strefy na strefę liczba zygzaków w części ścieżkowej może być zwiększana, na przykład o jeden zygzak lub o ramkę złożoną z sześciu zygzaków. W formacie grzbiety-rowki zygzak jest zaimplementowany w rowku, natomiast na grzbiecie zygzaki dwóch sąsiednich rowków są dodawane w serwo-sygnale. Na grzbiecie 71 pomiędzy dwiema strefami następuje interferencja pomiędzy dwoma zygzakami o nieznacznie różnym okresie, na przykład gdy liczba zygzaków w części ścieżkowej jest zwiększona o jedną ramkę (sześć zygzaków) w strefie brzegowej, i wówczas serwo-sygnał zostanie sześciokrotnie wygaszony do zera. Korzyść płynąca ze zwiększania ilości zygzaków na część ścieżkową o jeden w strefie brzegowej jest taka, że wystąpi tylko jedno wygaszenie serwo-sygnału. Jedno lub niewielka ilość wygaszeń w brzegowej części ścieżkowej daje wystarczająco długi obszar przed nagłówkiem, w którym obecny jest serwo-sygnał o wystarczającej amplitudzie dla utrzymywania synchronizacji pętli synchronizacji fazowej. W związku z tym odczyt nagłówka jest możliwy również w brzegowych częściach ścieżkowych, a nawet możliwy jest zapis danych w takich częściach ścieżkowych. Alternatywnie, wspomniane brzegowe części ścieżkowe mogą być pominięte, a nawet można pominąć przynajmniej jeden nagłówek bezpośrednio następujący po zwoju brzegowym. Serwo-sygnał ścieżki grzbietowej 72 jest poddany interferencji ze strony dwóch różnych zygzaków, w związku z czym nie jest łatwy do stosowania w celu przechowywania danych. Mogą być przewidywane różne dodatkowe rozwiązania w urządzeniu zapisującym i odczytującym do zwalczania efektów tej interferencji, lecz w praktycznym przykładzie realizacji ścieżka grzbietowa 72 nie jest stosowana do przechowywania danych dla całego zwoju, a ten nieużywany zwój tworzy strefę brzegową 74. Należy zauważyć, że w obszarze brzegowym 74 nagłówek pierwszego grzbietu 76, nagłówek drugiego grzbietu 77, i tak dalej do nagłówka ostatniego grzbietu 78 nie mogą być w sposób niezawodny odczytywane z powodu wspomnianej interferencji. W jednym przykładzie realizacji dysku dla zapewnienia niezawodnego działania dwa dodatkowe nagłówki są nieużywane, w wyniku czego występuje 1,25 nieużywanej ścieżki w 8 nagłówkach w zwoju. Zgodnie z jednym z przykładów realizacji dysku (dla symetrii, to znaczy by całkowita pojemność grzbietu była taka sama jak całkowita pojemność rowka) pojemność ścieżek rowkowych jest ograniczona również poprzez pominięcie tej samej liczby ścieżek rowkowych w każdej strefie brzegowej, pokazanych na fig. 7 jako ścieżka rowkowa 73.

Figura 8 przedstawia dysk optyczny 1 posiadający zygzakowatą ścieżkę. Obszar zapisu 81 jest podzielony na trzy współosiowe pierścieniowe strefy 82, 83 i 84. W każdej strefie znajdują się zygzakowate, kołowe lub spiralne ścieżki 85. Wewnętrzna strefa 84 posiada na przykład n okresów zygzaków, środkowa strefa 83 posiada n+8 okresów, a zewnętrzna strefa n+16. Liczba zygzaków i sposób wzrostu ilości okresów są dobrane jedynie dla celów prezentacji na rysunku. Liczba okresowych zmian przebiegu ścieżki na początku strefy musi być proporcjonalna do promieniowej odległości od środka dysku. Poprzez wybór odpowiedniego rozmiaru stref, różnica liczby okresowych zmian przebiegu ścieżki ze strefy na strefę może być tak dobierana, by była względnie mała w stosunku do całkowitej ilości okresowych zmian przebiegu ścieżki w zwoju. Na przykład dla dużej liczby stref (100) może być uzyskana różnica tylko kilku okresów zygzakowych (1% dla promieniowego zakresu średnicy od n do 2n) ze

PL 193 933 B1 strefy na strefę. Wynikowy sygnał posiada ważną składową zależną od okresowości (na przykład częstotliwości zygzaków), oraz jest modulowany amplitudowo ze względnie małą częstotliwością z racji przeniku lub sumowania się sygnałów sąsiednich ścieżek. Z przyczyn praktycznych wartość okresowości jest tak dobierana by była parzysta, na przykład 4, 6, 8, 16, 32, 48 lub 64, przy czym liczba zygzaków w najbardziej wewnętrznej strefie wynosi około 3200. Poprzez wybór tak małej różnicy, sygnał interferencji może być kontrolowany, a maksymalna interferencja może być ustalana w założonych położeniach. Zgodnie z jednym z przykładów realizacji, w formacie dysku zawierającym nagłówki, który został opisany powyżej w nawiązaniu do fig. 1a i 3, maksymalna interferencja może być umiejscawiana względem nagłówków. W szczególności, maksymalna interferencja jest umiejscawiana możliwie jak najdalej przed nagłówkami, tak by nagłówki mogły być w sposób niezawodny wykryte, ponieważ pętla synchronizacji fazowej posiada sygnał wystarczający do synchronizacji. Tak więc zgodnie z jednym z przykładów realizacji, dysk ma format grzbietów-rowków, a różnica faz zygzaków ograniczających grzbiet pomiędzy dwiema sąsiednimi strefami wynosi zasadniczo zero w pobliżu nagłówków. Korzystnym wyborem jest ustalenie różnicy tylko jednego zygzaka w każdej części ścieżkowej, tak że maksymalna interferencja jest umiejscawiana w środku części ścieżki brzegowej, a jej minimum przypada na nagłówek.

Figura 9 przedstawia serwo-sygnały generowane w strefie brzegowej. Pierwszy sygnał 91 posiada liczbę okresów n i może być generowany w czasie przeglądania ostatniej ścieżki strefy o pełnym zwoju. Trzeci sygnał 93 jest generowany z pierwszej ścieżki w następnej strefie i zawiera n+4 okresy. Drugi sygnał 92 jest generowany ze ścieżki brzegowej pomiędzy dwiema strefami i ukazuje interferencję powstającą w wyniku połączenia dwóch serwo-sygnałów o różnych częstotliwościach zygzaków. Ponieważ różnica w ilości okresów wynosi 4, sygnał 92 ulega wygaszeniu w 4 położeniach. Drugi sygnał 92 jest generowany przy przeglądaniu pośredniego grzbietu pomiędzy dwiema strefami posiadającymi rowki zygzakowe, tak że sygnał ten jest sumą dwóch zygzaków, w związku z czym następują całkowite jego wygaszenia. Zgodnie z innym przykładem realizacji, interferencja jest powodowana przez przenik sąsiednich ścieżek, w związku z czym zamiast całkowitych wygaszeń nastąpią wygaszenia częściowe (wahania amplitudy). Ścieżki brzegowe mogą być pominięte przy zapisie danych lub pętla synchronizacji fazowej może być tak sterowana, by utrzymywała synchronizację gdy występuje (częściowe) wygaszenie 94.

Choć niniejszy wynalazek został opisany w nawiązaniu do przykładów realizacji wykorzystujących 4 lub 8 nagłówków w każdym zwoju, oczywiście inne ilości lub kombinacje ilości mogą być tu zastosowane zgodnie z wynalazkiem. Ponadto, został opisany dysk posiadający możliwość zapisu, aczkolwiek wynalazek może być stosowany do dysków zawierających zapisane dane lub do dysków przeznaczonych tylko do odczytu. Poza tym wynalazek dotyczy każdej nowej cechy lub kombinacji cech.

Claims (9)

1. Dysk optyczny, zawierający obszar zapisu, w którym są zapisywane dane z zasadniczo stałą gęstością, przy czym obszar zapisu jest podzielony na liczne współosiowe, pierścieniowe strefy zawierające kołowe lub spiralne ścieżki, każda ścieżka w danej strefie może przechowywać tę samą ilość danych przy danej gęstości ścieżek, a średnia gęstość ścieżek w danej strefie jest zasadniczo równa gęstości stałej, znamienny tym, że ścieżki cechują okresowe zmiany przebiegu, które są wyrównane promieniowo względem siebie w każdej ze stref, przy czym ich okresowość określa gęstość zapisu danej ścieżki.

2. Dysk optyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że okresowe zmiany przebiegu ścieżki obejmują promieniowe odchylenia położenia ścieżki.

3. Dysk optyczny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że rozmiar stref jest taki, że różnica liczby okresowych zmian przebiegu ścieżki w zwoju ścieżki na granicy sąsiednich stref jest względnie mała w stosunku do liczby okresowych zmian przebiegu ścieżki w zwoju ścieżki.

4. Dysk optyczny według zastrz. 3, znamienny tym, że wspomniana różnica wynosi 1, 2, 4, 6, 8, 16, 32, 48 lub 64.

5. Dysk optyczny według zastrz. 2, znamienny tym, że obszar zapisu zawiera obszary zagłębione i niezagłębione, które tworzą wspomniane ścieżki, przy czym obszary zagłębione znajdują się w odchylonych fragmentach przebiegu ścieżki, a odchylone fragmenty przebiegu ścieżek są wyrównane pomiędzy obszarami zagłębionymi w każdej ze stref.

PL 193 933B1

6. Dysk optyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że okresowe zmiany przebiegu tworzą serwo-wzór zawierający nagłówki występujące przemiennie z częściami ścieżkowymi, przy czym różnice faz okresowych zmian przebiegu ścieżki na granicy dwóch sąsiednich stref są w pobliżu nagłówków zasadniczo równe zero.

7. Dysk optyczny według zastrz. 6, znamienny tym, że wspomniana różnica okresowości pomiędzy sąsiednimi strefami jest przyczyną jednego lub dwóch zaników sygnału w części ścieżkowej.

8. Dysk optyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że obszar zapisu zawiera zapisane dane.

9. Dysk optyczny według zastrz. 8, znamienny tym, że dysk optyczny jest dyskiem typu „tylko do odczytu”.