快速存取光盘上物理位置的方法和装置 【发明领域】
本发明一般涉及光盘，更具体地说，涉及快速存取光盘上的物理位置(例如纠错块的位置)的方法和装置。
【发明背景】
诸如只读光盘(CD-ROM)、可记录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、只读数字通用光盘(DVD-ROM)、可记录数字通用光盘(DVD-R，DVD+R)、可重写数字通用光盘(DVD-RW，DVR+RW)等目前仅有沟槽格式使用单一的螺旋线，信息以恒定的线性密度存储在螺旋线中。纹迹上的位置用与纹迹上通道比特数成正比的某种地址来表示，例如DVD+R的ADIP中的物理地址(PA)。光盘上的位置就纹迹数和角度位置而言是不固定的，这是由于多种因素造成的，最明显的就是线性密度的变化。对于快速存取这是一个缺点。例如，要存取在某一地址的某纠错码(ECC)块，但却不能准确地知道所述地址位于光盘上的纹迹数和角度位置。于是，在驱动器中，存取时就要多次再试，增加了总存取时间。
显然，存取时间已越来越重要，特别对于高速数据应用，例如在个人计算机(PC)中CD-RW或DVR+RW代替了软盘驱动器。举例来说，对于DVR+RW，线性密度可允许有±1.05％的变化。螺旋线的总长度等于11836米。这样长度地变化等于±124米。在半径为58mm处的单一纹迹的长度等于0.364米。靠近光盘外半径的PA的纹迹数的变化等于±340。即使对于数百纹迹的转移，不精度也等于数个纹迹。一种试图解决这个问题的建议是使物理地址和纹迹数和角度位置同步。但所述解决方案的实现过程是一个分区恒定角速度(Zoned-CAV)方案，它有若干缺点，例如比特长度变化、在新区段开始处的缓冲纹迹以及不可能在现有格式中实现等。
WO98/25265公开了一种带有盘形记录载体的系统。光盘上的信息用具有恒定比特长度的比特单元所构成的标记来表示。各线圈之间比特长度的差等于整数比特。这样在纹迹中某处信息块的位置就可用简单的方式计算，且有极高的精度。于是就可保证较快速的存取信息。但WO98/25265中所公开记录载体不能用在现有的驱动器中。而且WO98/25265的系统不适用于所有现在的光盘格式。因此，对于已知的DVD格式，包括可重写型，例如DVD+RW和DVD+R，不可能用使各线圈之间比特长度的差等于整数比特这种方式格式化光盘。这是由于纹迹节距和比特长度是固定的，不能改变，因为改变会导致光盘不能再与现有的重放机兼容。而且，在可以用使各线圈之间的比特长度差等于整数比特这种方式格式化光盘的光盘格式中，所选择的比特长度对于其它目的可能并不是最佳的，例如光盘的存储容量可能不是最高的。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种记录载体，它可以供快速存取记录载体上的信息之用，并与现有的驱动器兼容。
本发明的另一目的是提供一种允许快速存取记录载体上信息的方法，所述方法适合于在现有的光盘格式中使用。
本发明还有一个目的是提供一种用于以这样的方式记录和/或读出记录载体上的信息，即，可以用快速方式存取所述信息的装置。
本发明的第一方面是：上述和其它目的是通过包括光盘的记录载体来实现的，所述光盘具有：
连续螺旋形盘绕的数据区，用于以基本上恒定的线密度记录和/或读出数据；
数据区中多个同步单元，所述多个同步单元为驻留在数据区上的每个纠错码(ECC)块提供在指定的ECC块的物理地址和所述ECC块的数据区上的位置之间的固定关系；
引入部分，它存储表示用于存取ECC块的光盘特定格式的信息。
本发明的第二方面是：上述和其它目的是通过一种制造记录载体的方法来实现的，所述方法包括以下步骤：
提供一种光盘，它具有连续盘绕的数据区，用于以基本上恒定的线密度记录和/或读出数据；
提供数据区中的多个同步单元；
利用所述多个同步单元，为驻留在数据区上的每个纠错码(ECC)块提供在指定的ECC块的物理地址和所述ECC块的数据区上的位置之间的固定关系；
在所述光盘上提供引入部分；
在所述引入部分存储表示用于存取ECC块的光盘特定格式的信息。
本发明的第三方面是：上述和其它目的是通过一种在记录载体上记录和/或读出数据的装置来实现的，所述记录载体包括：光盘，所述光盘具有连续螺旋形盘绕的数据区，用于以基本上恒定的线密度记录和/或读出数据；以及引入部分，用于存储表示用于存取驻留在数据区上的指定的ECC块的光盘特定格式的信息，所述装置包括：
用于从数据区的引入部分读出信息的装置；
用于在进行所述存取时存取指定的ECC块的用于读出和/或写入所述ECC块的位置的装置，所述存取是按照从引入部分读出的信息进行的。
就本发明的第一和第二方面而言，记录载体的光盘可以是小型光盘，例如CD-ROM，CD-R或CD-RW，或是数字通用光盘，例如DVD-ROM，DVD-R，DVD-RW，或DVD+RW，或是任何其它合适类型的光盘。
以基本上恒定的密度记录光盘的数据，因为这可最佳地使用光盘的存储容量。
表示光盘特定格式的信息最好是这样一种信息，即，能告知驱动器所述光盘是一种可以供快速存取存储在光盘上的数据之用的光盘。这样，当驱动器需要存取光盘上的特定数据时(或者，在启动时”仅此一次”)，它最初可以访问引入部分以检查所述信息。如果光盘符合本发明，引入部分的信息就会告知驱动器它可用快速方式存取数据。于是，驱动器就知道在指定的ECC块的物理地址和所述ECC块的数据区上的位置之间存在一种固定关系，然后它可从已知的物理地址计算位置，从而快速存取所述ECC块。
另一方面，如果引入部分不含有表示所述光盘是根据本发明的光盘的信息，那么，驱动器就以普通方式存取所需的ECC块。这样，能够在本发明的记录载体上存取数据的驱动器也能在先有技术的记录载体上存取数据。而且，本发明可容易地适用于现有的记录载体格式。因此，本发明的记录载体与现有的记录载体”后向兼容”。这是一个很大的优点，因为不需引入新的记录载体格式就可引入快速存取的可能性。
此外，本发明的记录载体也可用在不能进行所需计算故而不能快速存取数据的驱动器中。此时记录载体上的数据就以常规(较慢)的方式存取。这样，本发明的记录载体也与现有的驱动器”后向兼容”。这是一个很大的优点，因为新的记录载体可用于现有的驱动器，虽然在这种情况下快速存取的可能性已不存在。
特别是，本发明可适合于已知的DVD格式，包括其可写入型，例如DVD+RW、DVD+R。而且，纹迹节距和比特长度不受各线圈之间的比特长度差必需是整数比特这一条件的限制。这样，对纹迹节距和比特长度作选择时就可将其它因素考虑在内，例如考虑光盘上的容量尽可能最高，或对所有种类的偏差(例如倾斜，散焦等)都给予足够的容限等。这样，本发明提供了选择纹迹节距和比特长度的自由，而没有不必要的限制。这是非常有利的。
还可以按照关于光盘n次旋转后的同步单元数以及n次旋转后的同步单元的计算的标称数目的技术规范来定义ECC块的位置，其中n为纹迹数。
此外，ECC块的位置还可以根据光盘n次旋转后同步单元的实际数目来定义，光盘n次旋转后同步单元的实际数目等于n次旋转后同步单元的标称数目，对于任何n次旋转，其精度为±m个同步单元，此时引入部分最好也存储有表示精度m的信息。
这样，由于允许有某种精度，因此对ECC块位置的计算精度的要求就不那么严格了。例如，n次旋转后同步单元数可以与标称数目相差±m同步单元。应当指出，m不一定是整数，可以是任何数。所述规定的精度最好显著地小于一次旋转，例如小于1/2次旋转。
供选择地或附加地，ECC块的物理地址和所述ECC块的数据区上的位置之间的固定关系可以根据同步单元和对应于ECC块位置的纹迹数和角度之间的已知关系来定义。
同步单元可以包括例如摆动、通道比特、子码帧、同步帧、记录帧、光盘数据区上的物理扇区和/或任何其它适合类型的同步单元。
引入部分还可存储数据区上驻留的至少相当大部分ECC块的位置。也可存储所有ECC块的位置。或者，仅存储相当大部分ECC块的位置。在这种情况下，可以利用所存储的位置通过内插法求出其余ECC块的位置。
本发明的方法还可包括利用同步单元在光盘旋转和写入时钟之间提供耦合的步骤。
关于本发明的第三方面，还可以根据光盘n次旋转后同步单元的实际数目来定义数据区上ECC块的位置，光盘n次旋转后同步单元的实际数目等于n次旋转后同步单元的计算的标称数目，对于任何n次旋转，其精度为±m个同步单元，在这种情况下，数据区的引入部分中的信息还可包括表示精度m的信息，而用于从数据区的引入部分读出信息的装置还可以适合于读出表示精度m的信息。
而且，所述装置可适合于根据从引入部分读出的信息来识别光盘的特定格式。
附图简要说明
图1a为用于本发明的实施例中的具有为记录而设计的预刻槽的盘形记录载体的顶视图；
图1b为图1a的记录载体沿线b-b的截面图；
图2示出预刻槽的周期性调制或摆动的实例；
图3示出用于从记录载体读出信息的装置；以及
图4示出用于在记录载体上写入信息的装置。
附图的详细说明
图1a示出记录载体1，记录载体1配备有供记录用的纹迹9和中心孔10。纹迹9按线圈3的螺旋图案排列。图1b为图1a的记录载体沿线b-b的截面图，其中，透明衬底5配备有记录层6和保护层7。记录层6可以通过光学方法例如通过相变写入或者通过用于写入信息的装置以磁光方式写入，例如已知的CD-可再写入或CD-可再记录型。记录层还可以通过生产过程配备有信息，其中，首先制作母盘，随后通过压制来复制所述母盘。把信息编制成信息块，例如纠错码(ECC)块。在一个实施例中，可重写型记录载体上的纹迹9用在制造空白记录载体时设置的伺服图案来表示。伺服图案可以由在扫描时使写入头能跟踪纹迹的预刻槽4形成。预刻槽可以以凹陷或凸起部分的形式实现或是以不同于其周围的材料性能来实现。或者，伺服图案可以由交替的凸起和凹陷线圈构成，称为纹间表面和沟槽图案，每个线圈发生一次从纹间表面到沟槽或从沟槽到纹间表面的转变。
记录区配备有多个同步单元，例如摆动。同步单元提供记录区上指定的ECC块的物理地址和所述ECC块的实际位置之间的以纹迹数和角度表示的固定关系。
引入区设置在预刻槽4的有效数据区的内直径附近，而引出区设置在预刻槽4的有效数据区的外直径附近。作为不需以扇区单位形成地址信息而在光盘1上写入数据的一种方法，数据以ECC块为单位写入，其中包括纠错码，用于在ECC块中的任何地方纠错。参阅图1，本发明的实施例实现了记录载体1上的恒定线性密度，其中光盘1上ECC块的纹迹数和角度位置是固定和已知的。
引入部分包括表示光盘1的特定格式的信息。当要存取某个ECC块时，驱动器利用引入部分的信息来确定光盘1是否为允许快速存取ECC块的类型。如果光盘是这种类型，则驱动器利用此信息推导出在ECC块的物理地址和ECC块在数据区上的实际位置之间存在以纹迹数和角度表示的固定关系。利用这一点，驱动器就可利用物理地址很容易的找到所需的ECC块。如果光盘不是这种类型，ECC块就用正常方式存取。
图2示出预刻槽4物理参数的周期性变化(称为摆动)的实例。所述实例的周期性变化是横向位置的变化。摆动在跟踪伺服传感器中产生摆动信号。摆动是例如被频率调制的，而位置信息(例如地址)、时间码或线圈信息被编码到所述调制中。伺服图案也可以由例如周期性地引起跟踪信号的规则分布的子图案组成。此外，伺服图案可包括预刻槽4旁边的纹间表面区域的改变，例如在特定图案中具有纹间表面预制坑点的波动预刻槽，用于像在DVD-RW中对位置信息编码。
本发明的实施例利用现有的仅有沟槽格式的同样标称情况，例如CD-ROM，CD-R，CD-RW，DVD-ROM，DVD-R，DVD+R，DVD-RW，和DVR+RW，但规定了例如每次旋转后以通道比特或摆动表示的纹迹9的总长度，而不是规定线性密度。对DVR+RW来说，这就是关于在n次旋转后摆动数的技术规范，其中n是纹迹数。对于标称情况，n次旋转后的摆动数可以很容易地计算出来。
对于本发明的实施例所述技术规范可以例如读作：”n次旋转后的实际摆动数应等于n次旋转后的标称摆动数，对于任何n，其精度为±m摆动”。应当指出，”n次旋转后的摆动数”以及m不一定是整数，且另一种方案是可以使用角度位置(±x弧度)的技术规范。在控制(mastering)过程中，n次旋转后的实际摆动数和标称摆动数之间的差值可以用作错误信号，用以调整写入时钟的频率，假定光盘1的旋转频率恒定不变。对于更精确的控制，可以在每次旋转的多个角度位置产生错误信号。
对于本发明的实施例，光盘控制限制的其它方面包括例如提供更为严格的容限。纹迹节距和起始半径的变化转换成了线性密度的变化。对于DVR+RW，纹迹节距在信息区上的平均精度为±1.35％，转换成外半径附近的线性密度变化为±0.79％。这已经是最大允许变化±1.05％的很大一部分。本发明的一个方面包括例如将纹迹节距上的容差降低到DVR值±0.83％，这把对线性变化的影响降低到±0.49％。
起始半径的最大允许偏差对DVR+RW没有作规定，但对DVR-ROM来说等于-0.83％，转换成内半径附近线性密度的变化为-0.83％，也是±1.05％的很大一部分。在最坏的情况下，即起始半径等于23.8mm而不是24.0mm，纹迹节距等于0.76微米而不是0.74微米，在外半径附近距标称线性密度的最大偏差会达-0.99％。这刚好在±1.05％的允许变化范围之内。
图3示出用于扫描记录载体1的读出装置。在光盘上写入和读出信息、以及格式化、纠错和通道编码规则，在业界已众所周知，例如从CD系统已知。图3的装置配置成用于读出记录载体1，所述记录载体1和图1a和1b的记录载体完全相同。所述装置配备有：读出头52，用于扫描记录载体1上的纹迹；包括驱动单元55的读出控制装置，用于旋转记录载体1；读出电路53，例如包括通道解码器和纠错器；跟踪单元51；以及系统控制单元56。读出头52包括常用类型的光学元件，用于通过由所述光学元件引导的辐射束65产生辐射点66，聚焦在记录载体1的记录层的纹迹上。辐射束65由辐射源(例如激光二极管)产生。读出头52还包括：聚焦执机构，用于将辐射束65聚焦到记录层上；以及跟踪执行机构59，用于在径向上将所述点66精密定位在纹迹中心。所述装置具有定位单元54，用于读出头52在纹迹的径向上粗略定位。跟踪执行机构59可包括用于在径向上移动光学元件的线圈，或者可以配置成改变反射元件的角度，所述反射元件或者在读出头52的可移动部分上，或者在固定位置的零件上，如果部分光学系统安装在固定位置上的话。由记录层反射的辐射由常用类型的检测器检测，例如四象限二极管，以便产生包括读出信号、跟踪误差信号和聚焦误差信号的检测信号。跟踪单元51连接到读出头52，接收来自读出头52的跟踪误差信号并控制跟踪执行机构59。读出时，读出信号转换成读出电路53中的输出信息，用箭头64表示。所述装置配备有解调器50，用于在扫描记录载体1的伺服纹迹时从包括在检测信号57中的摆动信号中检测和检索地址信息。所述装置还配备有系统控制单元56，用于接收来自控制计算机或用户的指令，并通过控制线58，例如连接到驱动单元55、定位单元54、解调器50、跟踪单元51和读出电路53的的系统总线，控制所述装置。为此，系统控制单元包括控制电路，例如微处理器、程序存储器和控制门，以进行下述的过程。也可以以逻辑电路中的状态机的形式来实现系统控制单元56。
图3的读出装置配置成读出纹迹有周期性变化(例如连续摆动)的光盘1。读出控制单元配置成检测所述周期性变化并根据所述周期性变化而从纹迹读出预定量的数据。具体地说，读出控制单元配置成从光盘1的引入部分读出信息，并根据所述信息存取光盘1上特定的ECC块。光盘1上引入部分的信息最好在启动时读出。这样所述装置就可在初始时检查光盘1是否为可以供快速存取光盘1所包含数据用的类型，这样，如果光盘1是这种类型，所述装置随后就可以快速方式存取光盘1上的数据，如果光盘1不是这种类型，就以普通方式存取光盘1上的数据。
图4示出用于在按照本发明的记录载体1上写入信息的装置，记录载体的类型为利用电磁辐射束65用例如磁光或光学方式(通过相变或染色(dye))可(再)写入型。所述装置也可配置成读出记录载体1上的信息，因此包括与以上结合图3所述的读出装置相同的元件，不同之处是它具有写入/读出头62而不是读出头52以及记录控制件装置，所述记录控制件装置包括与图3装置的读出控制装置相同的元件并且还包括写入电路60，所述写入电路包括例如格式化器、误差编码器和通道编码器。写入/读出头62具有与读出头52同样的功能以及写入功能并连接到写入电路60。提供给写入电路60输入端的信息按照格式化和编码规则分布在逻辑和物理扇区并转换成供写入/读出头62用的写入信号61。系统控制单元配置成控制写入电路60。具体地说，写入/读出头62配置成在记录载体的引入部分写入信息，表明记录载体1是一种可以供快速存取其上信息用的记录载体。
这样，已提出了制造记录载体的方法和一种记录载体，所述记录载体可以用于快速存取其上的信息并与现有的光盘格式和驱动器兼容。而且，还提出了用于在记录载体上进行快速存取的记录和/或读出信息的装置。