光记录载体与扫描设备 本发明涉及一种光记录载体，它包括用以记载以光学记号(opticalmarks)编码的数据的纹迹(track)。纹迹的参量具有周期性变化，用以在扫描纹迹时产生变化的信号，所述纹迹包括使周期性变化中断的基准单元(reference elements)。
本发明还涉及一种光记录载体的扫描设备，所述设备包括用于扫描所述纹迹的光头和控制装置。
本发明还涉及制造所述光记录载体的方法。
关于这样的记录载体与设备，人们已从US5,682,365(PHN9666)获知。所述文件公开了一种光盘形式的记录载体，其记录区包括基片上地纹道图案，构成以光学记号记载数字编码数据的圆形或螺旋形的纹迹图案。纹迹的参量具有周期性变化，例如宽度或径向位置的变化，通常称为摆动(wobble)。纹迹在纵向被分为一些与例如包括预录的地址记号的头标(headers)的基准单元交替的纹迹段。纹迹和头标的图案是在制造过程中形成的，如通过压刻形成所谓预刻槽(pre-groove)和预压坑(pre-pits)。所述地址记号代表位置信息，用以将记录光头定位到所要求的纹迹上，并指示位于地址区后的记录区的地址。记录载体的制作过程是：先做出一个母盘，然后进行光盘复制。可以通过以下步骤在母盘上形成纹道：在基片上涂敷光刻胶层，然后以所要求的图案将其曝光，并将不需要的材料蚀刻掉。留下的中间表面通常称为纹间表面。所述设备包括一个经由光束在纹迹上产生光点来扫描纹迹、以记录或读取信息的光学系统。工作时光盘转动，光点则被纹迹扫描控制器径向定位于纹迹中心。在扫描过程中，产生与纹迹的周期性变化对应的变化信号。所述变化信号用来控制扫描的速度。在一个包括记录载体和扫描设备的标准化的记录系统中，光束产生与预刻槽的几何形状相关的跟踪信号，在所述设备中所述跟踪信号被以预定的方式进行处理。所述几何形状由记录载体的制造过程确定。因此，所述标准化的系统确定了对记录载体的制造过程的工艺要求。
本发明旨在提供为适应更灵活的记录载体制造过程而改进的记录载体和扫描设备。
为此，根据本发明，本说明书首段中所描述的记录载体的特征在于：所述基准单元后的周期性变化的相位指示所述记录载体的属性，用以根据所述属性控制对所述记录载体的扫描。另外，本说明书首段中所描述的扫描设备的特征在于：所述设备包括：相位检测装置，用以检测所述基准单元后周期性变化的相位；以及设定装置，用以根据所述相位指示的记录载体的属性设定控制装置。对于一种特定的记录载体，所述相位通过选择周期性变化的正方向和确定在基准单元后周期性变化的第一实例(instance)的前半的方向来规定。更具体地说，所述相位可以相对于周期性变化中规定的某个零点来确定。本发明具有这样的作用：至少所述记录载体的一项属性可被自由选择，并且所述设备可通过检测周期性变化的相位轻易地检测到所选属性。然后，所述设备基于所示属性通过设定装置对控制装置进行设定。能够选择并指示一项属性的好处在于：可使所述记录载体的制造过程更具灵活性。
本发明还基于如下的认识。在扫描设备中，基准单元容易被检测，即使其扫描控制装置未作最佳设定。所述纹迹中的周期性变化的相位也容易检测，因为跟地址记号或代表数字数据的已记录记号的读出信号相比，与其相应的变化信号具有较低的频率；因此，扫描控制装置的设定可以不太严格。为了正确读取所述记号，必须充分利用扫描系统；因此，所述记号不能用来传递用以设定扫描控制装置的信息。因此，所述周期性变化的相位适用于指示所述记录载体的一项对扫描信号有影响的属性。
所述光记录载体的一个实施例具有如下特征：所述纹迹是可用扫描光束经由记录载体的射入侧进行扫描的，并且包括以周围表面为基准的纹道，其中所述相位表示所述纹道的底部是否比周围表面更接近所述射入侧。这种方式的优点是，在记录载体中纹道可以相对周围表面凹陷或凸起，这允许选择复制步骤的数目。由于复制步骤的种类与/或数量的不同，纹道的底部可能更靠近记录载体的射入侧或离射入侧更远，这可由所述周期性变化的相位表示。相应的设备具有如下特征：设置有用扫描光束经由记录载体的射入侧扫描纹迹的光头，并且设置有控制装置、用以按照光头产生的跟踪信号进行跟踪控制，所述纹迹包括设置在周围表面中的纹道，并且其中所述设定装置包括可控反相装置，用以依据检测到的相位指示纹道的底部是否比周围表面更接近射入侧而确定是否将跟踪信号反相。
在各从属权利要求中给出根据本发明的所述记录载体与设备的另外的有利的、优选的实施例在。
通过以下说明中举例描述的实施例并对照附图，本发明的上述的及其他的方面得到阐述，使其显而易见。附图中：
图1示出一种记录载体；
图2示出一种光盘的复制过程；
图3示出一种高密度光盘的复制过程；
图4示出基准单元和表示属性的相位；
图5示出一种记录载体读出设备；
图6示出一种记录载体的写、读设备。
不同附图中的相应部件采用相同的标号。
图1示出盘状记录载体1，它包括用于记录的纹迹9和中心孔10。纹迹9按一种盘旋图案布置，构成旋线形的基本上平行的纹迹。记录载体上的纹迹9由一种在空白记录载体制造过程中形成的预刻的纹迹结构来指示，这种通常称为预刻槽的结构使写/读头在扫描过程中能够跟随纹迹9。本发明能以一种相应的方式应用于其他纹迹图案，其中的各圈为同心圆而非螺旋线，或者具有由代表用户数据的光学记号构成的纹迹，例如在一种用压制工艺制造的只读记录载体中。至少部分纹迹上配备有纹迹参量的周期性变化，例如一般称之为摆动的深度、宽度或径向位置的周期性变化。在扫描这种周期性变化的过程中产生跟踪信号中的一种变化信号成分，后者可以用来控制扫描速度或记录过程。纹迹9的周期性变化被基准单元2所中断，所述基准单元可以是如图所示径向上对齐的或采用任何适当的规则图案。基准单元2通常构成头标，头标包括用以确定后续纹迹段3的位置的地址记号。头标将纹迹划分成用以记载代表用户信息的光学记号的纹迹段3。头标包含指示头标和邻接纹迹段相对于纹迹开始部分的位置的位置信息或径向与角度参量，例如代表地址信息的地址记号。可录式记录载体上的地址记号通常是在制造过程中压刻的，以便在尚未录制的记录载体的任何位置上给读/写头定位。在记录载体的另一实施例中，可以以基准单元的形式施加跟踪或聚焦记号。在记录载体的实施例中，基准单元可为周期性变化自身的单元，例如图4中所示的摆动的相位跃变45(一种非常短通常称为精细时钟记号的摆动)或一种由若干偏离其他摆动的摆动单元以预定的方式形成的同步记号。
图1b为沿记录载体1的b-b线所取的截面图，图中透明基片5配备有记录层6和保护层7。预刻槽4可采用凹陷或凸起的形式实现，或利用一种与其周围不同的材料属性来实现。记录层6可通过一种信息写入设备以光学方式或磁光(MO)方式写入，例如象在众所周知的CD可录系统中那样。在写入过程中，记录层被电磁辐射束(如激光束)局部加热。在可写记录载体中所述记录层由例如相变材料形成，被加热至适当程度时，所述层材料就产生非晶态或晶态相变。
图1c示出了另一种纹迹结构，它们包括分别称为纹间表面11和纹道12的交替的凸起和凹陷纹迹。要注意的是，此处纹间表面11和纹道12均作为记录纹迹。对于螺旋线图案，纹道可为连续的，在头标区后纹道形成由串连的纹间表面和串连的纹道构成的双螺旋线。另一种可供选择的方法是，通过在头标区后变换到另一种类型来产生从纹间表面到纹道(反之亦然)的转变、例如每圈至少都有将纹间表面和纹道中断、用以进行所述切换的头标。
图2示出如小型盘(CD)或数字通用盘(DVD)等光盘的复制过程。这种光盘通常用称为压模的模具大批量压制。作为复制过程中的第一步，图2a的上方示出用于产生至少一个压模22的母盘21。母盘21上有记录层20，采用通常的工艺在其中形成纹道，即将光敏的光刻胶层曝光并蚀刻掉被曝光的部分。第二步，用压模22制作基片24；此步每制作一片光盘重复一次。在最终产品光盘25上，光束26从射入侧对基片24进行扫描。对于这种类似CD的光盘复制过程是人所共知的，其中可能会包括一些这里未涉及的中间步骤。如图所示，从射入侧看，母盘上的纹道被复制成朝光盘射入侧凸起。图2b示出多层光盘(如DVD)的较深的第二层的复制过程。其生产过程类似，另加的一个母盘21至少产生另一个压模22，后者产生底部基片27。底部基片27通过透明胶层28跟基片25粘接在一起。光束29经由射入侧23扫描最终产品多层光盘的底部基片的纹道，这时，纹道的底部距离射入侧更远。应当指出，图中纹道的深度未按比例绘制，实际所述深度比中间胶层28的厚度要小得多。
图3示出高密度光盘的复制过程，与以上参照图2描述的过程类似。但是，在上述步骤中制作的基片25在这里为覆盖层31所覆盖，所述层厚度薄于基片25，因此允许采用更高密度的光学记号。被聚焦为更小光点的光束32，从射入侧23经由覆盖层23对纹迹进行扫描，以便写/读更高密度的光学记号。所述纹道的底部离射入侧23比其周围表面远。图3b示出带一个附加步骤的复制过程。这里，第一压模22产生至少一个正压膜33，后者用于制造基片25。光束34经由覆盖层31扫描纹迹，这时，纹道的底部更靠近射入侧23。出于提高精度的理由，或者为了高效地进行批量光盘生产，这类附加步骤可能是必要的。但是，制造步数决定了光盘的纹道底部是否更靠近射入侧这一属性。根据本发明，制造过程与制造步骤的数目并不被对光盘的这种属性的确定的要求所限定。制造商可选择适当的生产过程；作为所述生产过程之结果的属性，如下述，由所述纹迹的所述周期性变化的所述相位指示。还有，可以选择准备用相位表示的对纹迹扫描有影响的记录载体的其他属性，例如光学记号的反射率或对比度。在所述记录载体的实施例中，所述属性涉及纹道的深度。当光头在径向(横越纹迹的方向)移动时，径向伺服信号的极性取决于纹道的深度。通常，纹道较浅，即小于1/4λ(扫描光束的波长)。但是，可以制造比这深的纹道，如在1/4与1/2λ之间的纹道深度；这时，将径向伺服信号的极性反转；当纹道更深(如在1/2与3/4λ之间)时，径向伺服信号的极性又翻转为正常极性，如此等等。用相位表示的属性表明纹道深度产生的为正常抑或反向极性，这使制造商能够选用某个深度。扫描设备可检测相位，并对径向伺服系统作相应调整。因此，在依据本发明的记录载体中至少有一项可选择属性可由制造商自由选用，然后再对周期性变化的相位作相应的设置。在多层光盘中，所述属性可以各层相异，这为制造商提供了另一种灵活性，即每层可设置与其属性相应的相位。
图4示出基准单元和表示属性的相位。图4a和4b以放大示意图的形式示出具有不同相位的纹间表面/纹道纹迹的图案。第一纹道41被通常是头标区的基准单元40所中断。第一纹间表面42在径向与第一纹道41相邻接，之后是纹道43，接着是许多后续的纹间表面与纹道。纹道的某个参量周期性地变化，例如径向位置的变化，即所谓的摆动。箭头线44表示周期性变化的一个周期。相位跃变45指示已接近头标区。头标区分出一个无纹迹或记号的第一段41，通常称为镜区(mirror area)，用以对扫描装置中的聚焦伺服系统进行跟踪校准。其后，在头标区第一段或第二段分别设置纹道头标47和纹间表面头标48，这两个头标均包含地址记号，后者指示在记录载体上的位置。当然，也可将纹间表面头标设置在第一段而将纹道头标设置在第二段。在基准单元40之后，纹迹和周期性变化重新开始。在另一实施例中，周期性变化可以显示出进一步的调制，例如，用于在无头标情况下对纹迹图案中的位置进行编码。周期性变化的相位定义为基准单元之后周期性变化的第一个单元的方向，即，在图中所示的摆动的情况下，第一个摆动的径向朝内的(图4中向上)方向可定义为正相位46，而径向朝外的方向则定义为负相位49。图4a示出正相位46，而图4b示出负相位49。在另一实施例中，相位跃变45可独自形成基准单元。在图4b中第一个摆动显示正相位402，而在图4a中为负相位401。应当指出，相位的定义只跟前面的基准单元40相联系，在基准单元前的周期性变化的相位可能跟、也可能不跟所述基准单元后的相位相关，例如，这可以取决于中间纹迹段的长度或对周期性变化的另外的调制。
图5和图6示出依据本发明的用以扫描记录载体1的设备。为了对所述记录载体进行扫描，所述装置包括：光头，可以为读/写光头；和控制装置，它包括：控制部件56、用以旋转记录载体的驱动装置55、以及用以使光头跟踪被扫描纹迹的跟踪装置51与定位装置54。图5所示的设备用以读取记录载体1，所述记录载体跟图1所示的记录载体完全相同。所述装置配备有用以扫描记录载体上的纹迹的读取头52和读取控制装置，所述读取控制装置包括：用以旋转记录载体1的驱动装置55；包括例如通道解码器和纠错器的读取单元53；跟踪装置51以及系统控制单元56。读取头包括已知型式的光学系统，用以通过经由光学元件引导的光束65产生聚焦于记录载体的记录层的纹迹上的光点66。光束65由辐射源(如激光二极管)产生。读取头还包括聚焦执行器(用以将光束65聚焦到记录层上)和跟踪执行器59(用以将光点66在径向上精细定位于纹迹中心)。跟踪执行器59可包括用于在径向上移动光学元件的线圈，或者可用来改变装在所述读取头的可动部分上的反射元件的角度，或者在光学系统的部件安装在固定位置的情况下改变装在固定位置的部件上的反射元件的角度。记录层反射的辐射被普通类型的检测器、例如一种四象限二极管所检测，以产生包含读取信号、跟踪误差与聚焦误差信号的检测器信号57。所述设备装有与读取头连接的跟踪装置51，用以接收来自读取头的跟踪误差信号并控制跟踪执行器59。在读取过程中，读取信号在读取部件53中被转换为输出信息(由箭头64表示)。所述设备装有定位装置54，用于读取头52在纹迹上的径向粗定位，精细定位由跟踪装置59完成。所述设备还配备有系统控制单元56，用以接收来自控制计算机系统或某用户的指令，并通过控制总线58(如跟驱动装置55、定位装置54、相位检测器50、跟踪装置51与读取单元53相连接的系统总线)对所述设备实施控制。为此，所述系统控制单元包括控制线路，例如微处理器、程序存储器和控制门，用于执行下述程序。系统控制部件56也可以以逻辑电路中的状态机的形式实现。所述设备配备有相位检测器50，用以检测紧接基准单元之后的周期性变化的相位，如前文对照图4所阐述的那样。相位从由检测器信号57导出的变化信号检测到，所述检测器信号57对应于纹迹的(如位置、宽度等的)周期性变化。例如，可以检测所述变化信号的第一个脉冲的极性，但是，另一方面，可以对所述变化信号的若干连续的周期进行分析来确定相位。所述设备另外还包括设定装置，用以将跟踪装置51调整到由所检测到的相位指示的属性。所述设定装置可包括设定控制电路67、用以直接设定所述跟踪控制装置51，或者可以被包括在控制装置56中、例如用软件程序实现、通过控制总线58设定所述跟踪控制装置51。在一实施例中，所述设定装置包括可控反相装置，用以依据所测到的指示纹道底部比周围表面更接近射入侧的相位而确定是否将跟踪信号反相。在另一实施例中，所述设定装置使跟踪控制装置51和/或读取单元53的增益适合于纹迹的反射率或对比度、或由相位指示的径向伺服信号的极性。
在相位检测器50的实施例中，相位跃变45被作为基准单元检测，检测紧接所述相位跃变后的摆动的相位并将其传给设定装置。这样处理的好处是，相位检测器50不用考虑头标区段。相位一被检测到，跟踪装置就被设置到要求的工作状态。在一实施例中，所述跟踪装置首先被设置到相位检测状态，在所述状态下光头正在扫描某一靠近光盘射入侧的纹迹。光束扫到基准单元后，周期性变化的相位就被检测到。如果相位指示某一纹间表面/纹道纹迹图案的纹道的底部离射入侧远于纹间表面，所述设备便可获知光头正在扫描纹间表面。跟踪装置此时被设置于其正常工作状态，并进一步检测位置信息。例如，跟踪装置被设置于包括头标的记录载体中、以便检测该头标中的地址信息。纹间表面/纹道纹迹图案，如图4所示，在不同的位置可以有纹间表面头标和纹道头标。在一实施例中，设定装置被用于设定跟踪装置中的用以检测纹间表面头标48的第一时间窗和用以检测纹道头标47的第二时间窗，这取决于检测到指示光头当时所在的纹迹类型的相位。时间窗的起始点可从镜面记号41或相位跃变45测量。
图6示出用于将信息写入根据本发明的可写入记录载体上的设备，例如可通过电磁辐射的射束65以磁光或光学(经由相变或染料)方式将信息写入记录载体。所述设备也可用于读取，并且除了跟上述的图5所示的装置相同的构件外，所述装置还包括写/读头62和包括写入单元60的记录装置，写入单元60包括例如格式器、误差编码器与通道编码器等构件。与写入单元60相连接的写/读头62具有跟读取头52相同的功能，此外还具有写入功能。输入写入单元60(由箭头63指示)的信息按照格式编排与编码规则分配在逻辑与物理扇区上，并被转换成写入信号61供写/读头62使用。系统控制部件56用以控制写入单元60、并执行上述的用于读取装置的位置信息恢复与定位程序。在写入操作过程中，在所述记录载体上形成表示信息的记号。在光盘上写入和读取信息以及可用的格式编排、纠错、通道编码规则在本技术领域内是众所周知的，例如从CD系统中即可获知。特别是，相位检测装置50用以检测相位，并且在写入过程开始之前起动用以设定扫描控制装置的所述设定装置。在一实施例中，设定装置用以按照由所测到的相位指示的材料属性调整写入过程。
虽然到此为止用以说明本发明的实施例均采用纹间表面/纹道纹迹图案以及径向对齐的头标，显然本发明也可采用其他图案，比如只在纹道上进行记录的无头标的图案。本说明书还描述了可录型光盘，本发明也可应用于包括已录有数据的、只读式光盘。例如，所述记录载体也可为磁盘或磁带。而且，本发明的范围并不限于所述实施例，本发明的实质在于上述的每一个新颖的特征或特征的组合。应当指出：本发明可通过硬件和/或软件实现；在本说明书中“包括”(“comprising”)一词不排除那些被列举的以外的、其他的部件或步骤的存在；冠于某个部件名称的“a”或“an”并不排除多个这样的部件的存在；任何参照符号都不限制权利要求书的范围；“装置”(“means”)可用一个或多个项目代表，而若干个“装置”可用同一个硬件代表。