Носитель записи и устройство для сканирования носителя записи

Изобретение относится к области оптической записи и оптическим носителям записи. Носитель записи содержит серводорожку, указывающую информационную дорожку, предназначенную для записи информационных блоков, представленных метками, имеющими длины, выраженные в канальных битах. Серводорожка имеет вобуляцию, являющуюся периодической вариацией физического параметра, причем серводорожка составляет концентрический или спиральный узор по существу параллельных дорожек. Шаг t дорожки и период p вобуляции, причем p является длиной периода вобуляции, выбирают таким образом, что 2πt/p≈n+1/2, где n - целое. Технический результат - уменьшение биения вобуляции. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к носителю записи, содержащему серводорожку, указывающую информационную дорожку, предназначенную для записи информационных блоков, представленных метками, имеющими длины, выраженные в канальных битах, причем эта серводорожка имеет вобуляцию, являющуюся периодической вариацией физического параметра, и серводорожка составляет концентрический или спиральный узор по существу параллельных дорожек с шагом дорожки, равным t.

Изобретение дополнительно относится к устройству записи и/или воспроизведения, содержащему средство для записи и/или считывания информационных блоков, представленных метками, имеющими длины, выраженные в канальных битах, в информационной дорожке на носителе записи, причем это устройство содержит средство для сканирования серводорожки и извлечения информации о носителе записи.

Изобретение дополнительно относится к способу для изготовления носителя записи.

Носитель записи и устройство типа, определенного во вступительном абзаце, предназначенные для считывания и/или записи информации, известны из WO 00/43996 (PHN 17323). Информация кодируется в информационный сигнал, который включает в себя временные коды и может подразделяться в соответствии с этими временными кодами на информационные блоки, причем эти временные коды используются в качестве адресов, как в случае постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) на компакт-диске (CD-ROM) или DVD+RW. Носитель записи имеет серводорожку перезаписываемого универсального цифрового диска формата, обычно называемую вспомогательной канавкой, нанесенной на диск при изготовлении и предназначенной для генерации сервосигналов при сканировании дорожки. Физический параметр, например, радиальное положение вспомогательной канавки периодически изменяется, составляя так называемую вобуляцию. Во время сканирования дорожки эта вобуляция приводит к вариации сервосигналов, и может генерироваться сигнал вобуляции.

Проблема известной системы состоит в том, что сигнал вобуляции искажается перекрестной помехой. Эта проблема становится все более важной в новых системах оптической записи, таких как цифровой универсальный диск (DVD) и цифровая видеозапись (DVR), так как дорожки расположены ближе друг к другу в этих системах с повышенной плотностью записи (даже когда принимается во внимание масштабирование с помощью оптического параметра), и, таким образом, перекрестная помеха между дорожками возрастает.

Задачей изобретения, например, является обеспечение носителя записи и устройства, в котором эффект перекрестной помехи в сигнале вобуляции уменьшен.

Согласно изобретению, носитель записи, определенный во вступительном абзаце, характеризуется в пункте 1 формулы изобретения. Далее, устройство записи и/или воспроизведения, описанное во вступительном абзаце, характеризуется в пункте 6. Изобретение основано на следующем распознавании. Многие форматы оптической записи содержат вобуляцию для генерации сигнала синхронизации. Эта вобуляция преимущественно монотонна для уменьшения дрожания сигнала синхронизации. В форматах с высокой плотностью данных, таких как DVD и DVR, дорожки расположены близко друг к другу. Это означает, что пятно на центральной дорожке воспринимает не только сигнал вобуляции на этой центральной дорожке, но также сигналы вобуляций на смежных дорожках. В форматах с постоянной линейной плотностью, таких как формат ″только канавки″ ("groove-only") DVD и DVR, частоты вобуляций на смежных дорожках, воспринимаемые пятном на центральной дорожке, слегка отличаются от частоты вобуляции на центральной дорожке из-за слегка отличающегося радиуса различных дорожек. Это сочетание перекрестной помехи и отличия частоты вызывает биение вобуляции: медленное изменение как в амплитуде, так и в фазе вобуляции. Детали вычисления биения вобуляции даны в описании. Биение вобуляции может быть проблемой. С одной стороны, сигнал вобуляции должен быть достаточно большим для надежного детектирования вобуляции. С другой стороны, сигнал вобуляции должен быть достаточно малым, чтобы не исказить высокочастотные данные. В идеальной ситуации биение вобуляции отсутствовало бы. Для снижения амплитуды биения вобуляции шаг t дорожки и период p вобуляции (т.е. число канальных битов · длину канального бита) выбираются таким образом, что 2πt/p≈n+1/2, где n - целое.

Еще один вариант осуществления носителя записи отличается тем, что отношение периода вобуляции и шага дорожки равно 0,30<2πt/p-n<0,70. Всегда можно выбрать оптимальное значение 1/2, определенное выше. Это обусловлено ограничениями, следующими из формата диска (например, общая длина вобуляции должна содержать целое число вобуляций, в блоке записи должно быть целое число вобуляций и т.д.). В частности, значение n=0 является подходящим выбором, так как тогда период вобуляции достигает своего максимума.

Еще один вариант осуществления носителя записи отличается тем, что длина периода p вобуляции соответствует общему числу m, умноженному на длину канального бита. Такое фиксированное отношение имеет то преимущество, что процесс записи может быть легко синхронизирован с детектированным сигналом вобуляции. Пример подходящего отношения таков: шаг дорожки, равный 320 нм, длина канального бита, равная 80 нм, и длина вобуляции, равная произведению 69 на длину канального бита, что приводит к значению (2π·320 нм)/(69·80 нм)=0,364.

Дополнительные предпочтительные варианты осуществления способа, устройств и носителя записи согласно изобретению приведены в дополнительных пунктах формулы изобретения.

Эти и другие аспекты изобретения явствуют и объяснены далее со ссылкой на варианты осуществления, описанные в нижеследующем описании и со ссылкой на сопутствующие чертежи, в которых

фиг.1 - носитель записи, обеспеченный сервоузлом,

фиг.2 - биение вобуляции,

фиг.3 - устройство для генерации битовой синхронизации,

фиг.4 - устройство для записи информационных блоков,

фиг.5 - устройство для считывания информационных блоков,

фиг.6 - вычисленная модуляция биения.

В этих фигурах элементы, соответствующие уже описанным элементам, имеют одни и те же ссылочные номера позиций.

Фиг.1а показывает носитель 1 записи в форме диска, обеспеченный дорожкой 9, предназначенной для записи, и центральным отверстием 10. Дорожка 9 организована в соответствии со спиральным узором витков 3. Фиг.1b является поперечным сечением носителя записи 1 по линии b-b, в котором прозрачная подложка 5 обеспечена записывающим слоем 6 и защитным слоем 7. Записывающий слой 6 может быть оптически записываемым, например, через фазовое изменение, или магнитно-оптически записываемым посредством устройства для записи информации, как в известном случае перезаписываемого компакт-диска (CD-RW) или записываемого компакт-диска (CD-R). Записывающий слой может также обеспечиваться информацией в процессе изготовления, в котором сначала изготавливается мастер-диск, который впоследствии тиражируется посредством штамповки. Информация организована в информационные блоки и представлена оптически считываемыми метками в форме последовательности областей, отражающих излучение в большей или меньшей степени, таким образом, как, например, последовательность впадин различной длины на компакт-диске. В одном варианте осуществления дорожка 9 на носителе записи перезаписываемого типа указана сервоузором, который обеспечивается во время изготовления пустого носителя записи. Сервоузор формируется, например, посредством вспомогательной канавки 4, которая позволяет головке записи следовать дорожке 9 во время сканирования. Вспомогательная канавка 4 может быть реализована как более глубокая, или приподнятая часть, или как свойство материала, отклоняющееся от свойства окружения. В качестве альтернативы сервоузор может состоять из чередования приподнятых или углубленных витков, называемых узорами ″земля″ и ″канавка″, с переходом от ″земли″ к ″канавке″ или наоборот, имеющим место при переходе от витка к витку. Фиг.1с и 1d показывают два примера периодической модуляции (вобуляции) вспомогательной канавки. Эта вобуляция создает дополнительный сигнал в отслеживающем серводатчике. Эта вобуляция является, например, модулированной по частоте, и в этой модуляции закодирована информация о положении, такая как адрес, временной код или информация о витке. Описание системы перезаписываемого компакт-диска, которая снабжена информацией о положении описанным способом, может быть найдена в US 4901300 (PHN 12.398) и US 5187699 (PHQ 88.002). Сервоузор может также состоять, например, из регулярно расположенных субузоров, которые периодически служат причиной сигналов слежения. Это описание основано на хранении информации в структуре спиральной дорожки, которая заполнена от внутреннего витка до внешнего витка, например, как в ПЗУ на компакт-диске.

Фиг.2 показывает биение вобуляции. Ясно видно, что верхняя запись показаний прибора, для которой 2πt/p наиболее близко к 0,5, показывает наименьшее биение вобуляции.

Далее, описано вычисление биения вобуляции. Предполагается следующая простая модель для перекрестной помехи между вобуляциями смежных дорожек:

I_PP=a₀cos(2πs₀/p)+a₁cos(2πs₁/p)+a_-1cos(2πs_-1/p),

где I_PP - двухтактный сигнал, а_i(i=-1,0,1) - амплитуды сигналов вобуляции центральной (i=0) и смежных (i=-1,1) дорожек, измеряемые пятном на центральной дорожке, s_i(i=-1,0,1) - общие длины дорожек i от внутреннего радиуса вплоть до рассматриваемой позиции, и p - период вобуляции.

Кроме того, предполагается, что дорожка является идеальной спиралью. Тогда позиция вдоль дорожки полностью характеризуется либо длиной s вдоль дорожки, радиусом r или углом ϕ. Если спираль имеет шаг t дорожки и начинается на радиусе r_b, следующее соотношение выполняется для идеальной спирали:

На практике спираль на диске никогда не будет идеальной. Однако, достаточно, чтобы спираль была близка к идеальной локально, т.е. на масштабе длины в несколько оборотов. Тогда формулы идеальной спирали могут быть применены с тем ограничением, что результаты не должны зависеть от точных значений r_b и ϕ_b. Результаты, которые зависят от r_b или ϕ_b, потребовали бы идеальности спирали на всем диске. С использованием вышеприведенных формул получаются следующие результаты для общих длин центральной и смежных дорожек:

Путем комбинирования вышеприведенных формул получается следующее выражение для сигнала биения вобуляции:

Отметим, что делается разделение между резко изменяющимся сигналом вобуляции (внешние круглые скобки) и медленно изменяющимся биением (внутренние круглые скобки).

Теперь сделаем дополнительное допущение, что перекрестные помехи от левой и правой дорожек равны, т.е. а_-1=а₁. Тогда сигнал биения может быть записан как:

Биение порождает как амплитудную (множитель квадратного корня), так и фазовую модуляцию (экспоненциальный множитель). Также из этих выражений легко видеть, что период одного биения равен р/2πt периодов. В случае DVD+RW, например, р=4265,6 нм и t=740 нм, так что требуется 0,917 оборотов для завершения одного периода биений.

Максимальное и минимальное значения для амплитуды биения достигаются при:

а также при

при условии, что

Отсюда следует, что максимум амплитуды биения определяется следующим образом:

а минимум - любым из следующих двух выражений:

если

если

Из вышеприведенных выражений ясно, что биение вобуляции минимально, когда |cos(π2πt/p)| минимально, т.е. когда 2πt/p=n+1/2, где n - целое.

Фиг.3 показывает устройство для генерации импульсов синхронизации битов в соответствии с изобретением на основе сервоузора носителя 1 записи, который вращается посредством двигателя 31. Двигатель 31 может выполнять вращение с фиксированной скоростью, или скорость вращения может регулироваться на основе сервоузора. Дорожка сканируется стандартным образом головкой 32 считывания посредством луча электромагнитного излучения. Во время считывания сервоузор сканируется, и сервосигнал генерируется для управления позицией головки считывания посредством генератора сервосигналов (не показан). В устройстве информация о диске и витке может быть восстановлена из сервосигнала демодулятором 33, например, путем демодулирования модуляции сигнала вобуляции. Эта модуляция может содержать адреса или некоторое указание витка. Информация витка содержит, например, номер N_t соответствующего витка, и возможно, номер N_s соответствующего сегмента, и эти номера подаются в вычислительный блок 34. Во-вторых, синхронизирующие элементы, например, импульсы в сигнале вобуляции детектируются из сервосигнала импульсным детектором 36. Эти детектированные импульсы подаются к схеме 37 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ, PLL), в которой они сравниваются с частью импульсов 38 синхронизации битов на выходе схемы 37 ФАПЧ. Эта часть составлена делителем 35, который делит импульсы синхронизации битов 38 на корректируемое делимое Х. Делимое Х может быть фиксированной величиной, или может быть вычислено вычислительным блоком 34 на основе данных о позиции (номера N_t витка и возможного номера N_s сегмента) и шага дорожки, который известен, например, из стандарта, или который присутствует в информации о диске на носителе записи. Делимое Х может вычисляться один раз за виток и корректироваться в делителе 35. В другом варианте осуществления, делимое Х может задаваться или вычисляться с большей или меньшей частотой, например, один раз за сегмент или зону. Чем более часто корректируется делимое, тем более точную частоту имеют импульсы синхронизации битов, связанную с радиальной позицией и, следовательно, тем с большей точностью длина бита является постоянной. Во время непрерывного сканирования диска с зонами, желательно обеспечить шаги в изменении импульсов синхронизации битов настолько малыми, насколько это возможно. Делимое Х может быть также вычислено заранее для желаемой позиции на основе желаемого адреса, например, при выполнении команды перехода. В этом случае вычислительный блок блока управления системой получит информацию о номере витка и возможном номере сегмента. Тогда имеется преимущество в том, что при выполнении перехода импульсы синхронизации битов могут уже быть установлены на новое значение, которое они должны были бы иметь при приходе в желаемую радиальную позицию.

Фиг.4 показывает устройство для записи информационных блоков на имеющий форму диска носитель записи типа, который является перезаписываемым, например, магнитно-оптическим или оптическим способом (через фазовое изменение) посредством луча электромагнитного излучения. Этот носитель записи идентичен носителю записи, показанному на фиг.1. Во время операции записи, на носителе записи формируются метки, представляющие информацию. Устройство обеспечено средством 45 привода для вращения носителя 1 записи и головкой 42 записи для сканирования дорожки. Устройство, кроме того, снабжено блоком 46 управления системой для приема команд от управляющей компьютерной системы или от пользователя и для управления устройством. С этой целью блок управления системой содержит, например, микропроцессор, память для хранения программ и управляющие вентили для выполнения процедур, описанных ниже, и для управления указанными элементами. Блок управления системой может также быть реализован как конечный автомат в виде логических схем. Головка 42 записи позиционируется в радиальном направлении на дорожке средством 44 позиционирования с детектированием информации о позиции из дорожки. В соответствии с известными способами слежения и фокусировки, головка записи сканирует дорожку, например, с помощью модуляции, присутствующей в сигнале слежения из-за вобуляции в сервоузоре. Сигнал слежения демодулируется, и кодированная в нем информация о позиции восстанавливается в средстве 44 позиционирования и подается к блоку 46 управления системой. Радиальная позиция головки записи может быть верифицирована посредством восстановленной информации о позиции. Эта информация, представленная на вход средства 41 записи, распространяется, если это необходимо, в информационные блоки и преобразуется в сигнал записи для головки 42 записи. Средство 41 записи содержит, например, кодер ошибок и канальный кодер. Согласно изобретению, устройство записи снабжено средством 30 синхронизации для генерации импульсов синхронизации битов, как описано выше со ссылкой на фиг.3, и эти импульсы синхронизации битов связаны со средством записи 41. Блок 46 управления системой управляет средством 44 позиционирования, средством 41 записи и средством 45 привода и оборудовано для вычисления номеров витков и угловой позиции в пределах витка на основе адреса информационного блока. Блок управления системой выполняет это вычисление в полных битовых длинах (и возможно в простых рациональных дробях) без округления произведенных ошибок.

Фиг.5 показывает устройство считывания согласно изобретению для считывания информационных блоков. Устройство считывания снабжено средством 45 привода для вращения имеющего форму диска носителя 1 записи и головкой 52 считывания для сканирования дорожки на носителе записи. Головка 52 считывания позиционируется в радиальном направлении на дорожке средством 44 позиционирования на основе сигналов, выводимых из меток носителя записи. В соответствии со стандартной системой детектирования разности фаз (DPD) или системой детектирования разности во времени (DTD), например, отраженное излучение может быть принято на детекторе (не показан), и этот детектор подразделяется на 4 субдетектора. Путем определения разностей фаз или времен между сигналами субдетекторов можно определить положение сканирующего пятна относительно ряда меток, записанных в дорожке. Во время считывания сигнал головки 52 считывания преобразуется в информацию в средстве 43 считывания, например, содержащем канальный декодер и корректор ошибок. Согласно изобретению, устройство снабжено средством 30 синхронизации для генерации импульсов синхронизации битов, как описано со ссылкой на фиг.3. Устройство дополнительно снабжено блоком 46 управления системой для управления устройством, и этот блок управления системой имеет функции, соответствующие функциям блока управления системой устройства записи. Импульсы синхронизации битов связаны со средством 43 считывания и генерируются независимо от меток в дорожке. Это является преимуществом, когда информационный блок, следующий за незаписанной областью, записывается, так как импульсы синхронизации битов, предшествующие информационному блоку, уже были установлены на правильное значение. В устройствах считывания стандартного типа синхронизация битов восстанавливается из считанного сигнала, например, через ФАПЧ, которая затем синхронизируется на считанном сигнале. В варианте осуществления устройства считывания согласно изобретению средство синхронизации приспособлено для дополнительной синхронизации по меткам. Частота импульсов синхронизации битов затем регулируется как посредством позиции, как показано на фиг.3, так и разницы между сигналом синхронизации битов и считанным сигналом для меток. Регулирование позиции имеет то преимущество, что диапазон дополнительной синхронизации для импульсов синхронизации битов может быть ограничен в большой степени, так как желаемая частота по существу была вычислена и задана. Коррекция фазы и, если это необходимо, малая коррекция частоты затем выполняются посредством дополнительной синхронизации на основе меток. Дополнительная синхронизация реализуется путем управления средством 30 синхронизации только вычисленным блоком и/или, возможно, импульсами синхронизирующих элементов во время перехода, или когда имеются незаписанные области. В качестве альтернативы, можно начать с синхронизирующих импульсов, выведенных из средства 45 привода, таких как импульсы датчика оборотов или управляющие импульсы из синхронного двигателя. Когда головка 52 считывания помещена на записанную область, и метки могут быть считаны, дополнительный управляющий сигнал генерируется и подается на управляющий вход средства синхронизации. Этот дополнительный управляющий сигнал генерируется, например, посредством сравнения сигнала синхронизации битов со считанным сигналом в фазовом компараторе, и на основе разности фаз ФАПЧ повторно настраивается в средстве 30 синхронизации. Это обеспечивает то преимущество, что синхронизация битов по существу определяется точно вычисляемым значением, основанным на радиальном положении и на информации о шаге дорожки, номере витка и скорости вращения, так как диапазон синхронизации может тем самым быть ограничен в большой степени таким образом, что синхронизация битов является менее чувствительной к помехам, вызываемым, например, грязью на поверхности носителя записи.

Фиг.6 показывает вычисленную модуляцию биения. Приводится некоторое количество численных примеров, включая результаты эксперимента. Модуляция биения определяется как разность между максимальной и минимальной амплитудой биения вобуляции, деленная на максимальную амплитуду биения. Нижеприведенная таблица показывает соответствующие номера для существующих форматов и для формата (DVR-RW) согласно изобретению. Отметим, что 2πt/p меньше 0,2 в большинстве известных систем, за исключением DVD+RW, где 2πt/p=1,09, и нового предложенного формата DVR-RW, согласно изобретению (последний столбец), где 2πt/p=0,38. Диапазон 0,30<2πt/p<0,70 дает значительное усовершенствование над всеми существующими форматами.

	CD-RW	DVD+RW	DVR-RW
длина канального бита (нм)	277,7	133,3	77,0
канальная битовая скорость (МГц)	4,3	26,2	66,0
скорость (м/с)	1,20	3,49	5,08
канальные биты на вобуляцию	196	32	69
длина вобуляции (нм)	54,422	4,266	5,313
частота вобуляции (кГц)	22,05	817,38	956,52
шаг дорожки (нм)	1600	740	320
2π(шаг дорожки)/(период вобуляции)	0,18	1,09	0,38

Ситуация, описанная здесь, имеет минимальную вариацию амплитуды коэффициента биения. Эта ситуация соответствует, однако, максимальной фазовой вариации коэффициента биения. Преимущество, таким образом, зависит от относительной важности фазовой и амплитудной вариаций.

Хотя изобретение было пояснено вариантами осуществления с использованием модуляции вобуляции, можно модулировать любой другой подходящий параметр дорожки, например, ширину дорожки. Также в качестве носителя записи был описан оптический диск, но могут использоваться другие носители, такие как магнитный диск или лента. Отметим, что в этом документе слово ″содержащий″ не исключает присутствия элементов или этапов, отличных от перечисленных, что любые ссылочные символы не ограничивают объем формулы изобретения, что изобретение может быть реализовано посредством как аппаратного, так и программного обеспечения, и что несколько ″средств″ могут быть представлены одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Кроме того, объем изобретения не ограничен вариантами осуществления, и изобретение заключается в каждом новом признаке или комбинации признаков, описанных выше.

1. Носитель записи, содержащий серводорожку (4), указывающую информационную дорожку (9), предназначенную для записи информационных блоков, представленных метками, имеющими длины, выраженные в канальных битах, и эта серводорожка (4) имеет вобуляцию, являющуюся периодической вариацией физического параметра, причем серводорожка составляет концентрический или спиральный узор по существу параллельных дорожек с шагом t дорожки, отличающийся тем, что шаг t дорожки и длина периода p вобуляции соотносятся так, что 2πt/p≈n+1/2, где n - целое.

2. Носитель записи по п.1, в котором соотношение длины периода вобуляции и шага дорожки таково, что 0,30<2πt/p-n<0,70.

3. Носитель записи по п.1, в котором соотношение длины периода вобуляции и шага дорожки таково, что 0,30<2πt/p<0,70.

4. Носитель записи по п.1, в котором длина периода p вобуляции соответствует целому числу m, умноженному на длину канального бита.

5. Носитель записи по п.4, в котором число m канальных битов в периоде вобуляции равно 69.

6. Устройство записи и/или воспроизведения, содержащее средство для записи и/или считывания информационных блоков, представленных метками, имеющими длины, выраженные в канальных битах, в информационной дорожке (9) на серводорожке носителя записи, как заявлено в любом из предыдущих пунктов, и это устройство содержит средство для сканирования серводорожки (4) и извлечения информации о носителе записи, отличающееся тем, что устройство содержит средство для генерации сигнала вобуляции от носителя записи, как заявлено в п.1.

7. Способ изготовления носителя записи, как заявлено в любом из пп.1-5, в котором носитель записи снабжен серводорожкой (9), указывающей информационную дорожку (9), предназначенную для записи информационных блоков, представленных метками, имеющими длины, выраженные в канальных битах, и эта серводорожка (4) обеспечена периодической вариацией физического параметра, отличающийся тем, что шаг t дорожки и период p вобуляции, причем p равно числу канальных битов на вобуляцию, умноженное на длину канального бита, выбирают таким образом, что 2πt/p≈n+1/2, где n - целое.