专利名称：用于校准向存储媒体上的写入处理的时序的方法与装置的制作方法
很多信息存储系统包括盘状存储媒体和重放(读出)与记录(写入)元件。这个读写元件(后面称为“头”)靠近盘表面，并且可扫描来选择盘上的径向位置。在(有效静态)头下面盘快速旋转。这使得在覆盖大部分盘表面的接近环形的位轨道上快速读出或写入信息。一些类型的存储媒体，如DVD和CD盘，可通过用永久的位序列注射模压该盘而提前进行记录，从而制造出只读(ROM)盘。
常见DVD-ROM格式作为连续数据串存储一系列的文件或数据序列。
图1表示这种数据串110，其包括第一数据序列111，后面没有延迟跟随的是第二数据序列112、第三数据序列113和未示出的其它。这个格式对于读出预先记录的数据序列(即文件)是方便的。
还可以在可再写入媒体上通过头来记录位。可再写入媒体要求能够模仿DVD-ROM格式，并且还能用另一个数据序列，如新的第二数据序列122来替代数据串内的特定数据序列，如第二数据序列112。该编辑要求的结果是编辑数据串130。编辑数据串130具有用新的数据序列122替代的旧的第二数据序列112，同时数据序列111和113不被改变。
不巧的是，DVD-ROM格式没有准确对用于编辑的再写入过程的开始进行定时的机制。从而，在新的第二数据序列122的写入中通常有时序错误Δt。数据序列以速度v快速在头下面通过，这里速度v是与半径相关的并且由下面的等式给出。
V＝x/t～3.5-8.8m/s(1)这里x是沿着轨道的距离并且t是时间。这样，定时错误Δt对应于由下式给出的位置错误Δx。
Δx＝v*Δt(2)当新数据序列122的写入处理开始太早时，它在一部分第一数据序列111上写入，如数据串140中所示。而且，一部分旧的第二数据序列112仍保留。类似地，当新数据序列122的写入时序被延时时，第三数据序列113的开始处被擦除并且旧的第二数据序列112的开始处保留下来，如数据串150中所示。
因此，标准DVD-ROM格式具有一个缺点是它未准确地编辑数据序列。编辑过的数据序列不完全被新的数据序列替代，附近的数据序列会被损坏或擦除。有一种强大促动力是设计一种模仿DVD格式的可再写入DVD格式，因为之后现有的安装型DVD播放器和DVD-ROM读出器都可读出再写入DVD盘。因此技术上需要一种准确地使新编辑的数据与盘上现有的数据同步的方法。这个方法应准确地定位记录的数据序列以反复写入和读出信息。这个方法应(1)精确地控制数据序列开始位置与盘上已经定义好的位置之间的时间和距离，(2)用数据序列开始位置精确地定位并准确地校准写入处理的开始，(3)无论是否使用记录设备都一致地校准写入处理的开始，和(4)与已有的DVD技术兼容地操作。
本次公开指的是用于校准记录的信息的写入时序的方法与装置。
校准包括(1)参考时序时钟(如DVD盘上的摆动时钟)写入校准数据序列，其中时序时钟包括在盘上标记的位置，(2)测量校准数据序列和该时钟之间的时序偏差或相位偏差，(3)使用相同或不同的记录设备写入测试数据序列，(4)测量测试数据序列与该时钟之间的时序偏差或相位偏差，(5)相对于该时钟比较校准和测试数据序列的时序偏差，(6)反复调整写入处理的开始的时序并反复步骤(4)和(5)，直到时序偏差落入定义的公差内，和(7)通过步骤6中确定的数量调整写入头相对于该时钟的延迟。
这个处理通过不同的记录设备校准在DVD+RW盘上写入的位的时序，从而编辑过的数据序列的开始位置反复与前面的数据序列相匹配，以达到好于+/-0.06微米的精度。
从包括的附图和下面的具体说明中，本发明的这些和其它目的、特征和优点将很明显。
考虑了下面的具体说明，本发明的目的、特征和优点对于熟悉本领域的技术人员而言是显然的，其中图1表示DVD-ROM格式中的数据串；图2表示DVD+RW格式中的信息存储；图3表示DVD+RW格式中的数据串；图4表示DVD盘上的摆动时钟的操作；
图5表示用于校准写入时序的处理流程；图6表示数据序列和摆动时钟之间的时序偏差；图7表示数据序列和摆动时钟之间的时序偏差的测量。
公开了校准记录系统中的“写入”处理时序的精确方法。该方法参考数字视频盘(DVD)信息存储技术来说明，但是其也适用于校准其它存储技术中的处理的时序。
具体说明分四部分展示。部分I展示本发明的数据和记录格式的实施例。部II展示用于校准用来编辑数据的写入处理和原来用于记录数据的写入处理之间的时序偏差的方法。部分III展示用于测量记录的数据与时钟之间的时序偏差的方法的实施例。部分IV展示测量数据与该时钟之间的时序偏差的实施例。
I.数据和记录格式的实施例图2表示可再写入DVD上的信息存储。DVD系统200包括DVD盘210和包括头250的记录器。
DVD盘210包括夹持区212、信息区214和边缘区216。信息位218被记录在信息区214中，其由脊222与槽224区域交替分布构成的螺旋图案组成。位218由写入它的位置处的高或低反射率定义。位218被记录在槽区域224中、形成包含位序列的螺旋轨道。在图2中，作为一系列的黑白区域表示出一系列的位(数据序列)。
头250包括在选择的轨道上方以恒定高度径向定位头250的伺服系统、激光器252、光传感器和电路。
在读出处理中，头激光器252把激光束照射到通过其下方的盘轨道上。从位反射的到达头传感器的光的数量感测位218。
为记录或“写入”数据，使用更强烈的激光来改变盘材料的局部结构性能，从而改变其反射率。写入位218的数据序列是通过盘在下面通过时快速改变激光器252的功率以改变盘槽224的选择区域的反射率而实现的。通过这种方法，数据序列可被记录成本发明的数据格式。
图3表示本发明的数据格式。数据串310包括第一数据序列111、第二数据序列112、第三数据序列113和数据地址标记311，312和313。数据串310可如下形成。
当记录头(例如头250)在地址标记311上方通过时，该事件的时间由“时钟通道”检测到，这一点在部分II中将具体说明。然后头开始处理以写入第一数据序列111。这个写入处理可被延迟(例如故意地或通过头的时钟通道电子部件的速度)，给出地址标记311与第一数据序列111的开始之间的时间和位置偏差331。然后把数据序列111中的位218准确写入，与图1的数据串110中一样。与数据串110类似，在这之后马上开始数据串310的第二数据序列112。数据序列的长度是使得地址标记332与第一数据序列112的开始之间的位置偏差332等于位置偏差331。对于第三和随后的一系列数据序列反复这一关系以完成数据串310。
如上所述，要求能够用另一个数据序列，如数据序列122来替代数据序列，如数据序列112。这个编辑要求的结果是数据串320。编辑过的数据串320具有用数据序列122替代的数据序列112，同时数据序列111和113不被改变。在本发明的格式中，这个编辑通过在头250通过地址标记312上方时开始写入新的第二数据序列122来执行。地址标记312由时钟通道检测到并且随后头开始处理以用时序偏差342写入第二数据序列112，如数据串330中所示。只要地址标记与数据序列(如331、332和342)的开始之间的时序偏差保持在恒定值，这个格式可准确地编辑数据序列，从而编辑过的数据序列完全用新的数据序列来替代，并且附近的数据序列不被损坏或擦除。用于校准不同的编辑之间的这个时序偏差的方法与装置在部分II-IV中描述。
地址标记，如图3的地址标记311-313，必须被准确地定位在盘上已知的位置，形成必须与盘上的数据匹配的时序基准(时钟)，使得头250可在写入处理期间检测它们的位置。图4a和4b表示这种时钟、摆动时钟400的操作。图4a表示盘表面410，其包括(1)摆动槽420，(2)脊区域425，(3)平均轨道中心430和(4)激光点440。摆动槽420和脊区域425径向交替以形成盘410的表面。各个槽420形成轨道，在轨道上写入数据序列。各个槽420的中央422绕平均轨道中心430振动(摆动)，振幅大约是30nm并且周期大约是4.25微米。摆动槽420还包括反相的摆动424，在各个数据块整个块上间歇地突然把摆动相位反相。在特定位置反相摆动的有无代表数据位。这些位一起携带诸如块地址的信息。一个这种位表示块地址信息的开始。这种由反相摆动定义的位还可标记数据文件的开始，如图3的地址标记311，312和313。
激光器455(看图4b)通过头450的伺服来定位以维持激光点440被聚焦在槽420的平均轨道中心430，如所示的那样。
图4b表示摆动槽检测电路450，其包括(1)头450，(2)激光器455，(3)DVD+RW盘460，(4)光学相位选择元件465，(5)光传感器470，和(6)传感器电路475。激光器455被头450定位来把激光点440在槽420的平均轨道中心430处聚焦在盘460上(看图4a)。来自槽420和脊425区域的反射光返回光学元件465，在那里向光传感器470的透射取决于相位。光传感器470把从平均轨道中心430的各侧反射的光分开(即图4a所示的区域I1和I2)。来自I1和I2的槽区域420的反射强度被转换为电信号，并且把其和与差测量结果从电路475经数据通道480和时钟通道490输出。
数据通道480包括信号I1471，信号I2472和求和电路485。求和电路485包括输入481和482以及输出483。信号I1471连接于输入481。信号I2472连接于输入482。数据通道480首先在求和电路输入481和482处由来自光传感器470的接收信号I1和I2操作，接着在求和电路485处由求和信号I1和I2操作，再在输出483处输出信号I1+I2。数据通道输出是头激光点440下面的盘槽420的部分的反射率的量度，作为时间函数。这个求和值不明显受槽420摆动的影响。从而，数据通道在记录的位通过头下面时检测到时间。以这种方式，数据通道确定时序，从而确定数据序列在盘460上的位置。注意通过数据通道电子部件的延迟，数据通道输出483从位通过头激光点440下面的实际时间延迟了1位，从而在实际与测量的位位置(具体在部分III中说明)之间有时序偏差。
推挽跟踪通道或时钟通道490包括信号I1471，信号I2472和差分电路495。差分电路495包括输入491和492以及输出493。信号I1471连接于输入491。信号I2472连接于输入492。数据通道490的操作是首先在和电路输入491和492处由来自光传感器470的接收信号I1和I2，接着在差分电路495处从信号I1减去信号I2，再在输出493处输出信号I1-I2。时钟通道490输出在激光点440在槽中心422右侧时为正，如位置A442；并且在激光点中心在槽中心422左侧时为负，如位置B444(根据系统布局，这些输出的符号可相反)。这样，时钟通道产生振荡输出，其直接对应于槽的摆动。以这种方式，时钟通道确定时序，从而确定摆动槽在盘上的位置、时钟通道电子部件延迟的偏差。注意直接将摆动槽420中的反相摆动446处的槽中心的相位的突然反转检测为振荡差输出的突然反转。
II.写入时序校准的实施例图5表示校准写入时序和写入在DVD盘上的数据序列的位置的处理500的流程。
在510，可再写入DVD盘被放置在可读写DVD记录器中。
在520，记录器检查格式以确定以前盘是否被格式化和记录过。
如果盘未被记录过，在522，使用盘的摆动时钟400作为时间基准，记录器的头450把盘格式化并且在盘上写入校准数据序列。校准数据序列通常被写入在盘上的特定校准区中(例如在导入区252中)。这个序列可以是与摆动时钟参考的频率相和谐的固定音调，选择依赖于用来检测数据相对于摆动时钟的时序偏差的方法(在部分IV中讨论)。
在写入校准数据序列后，在550，直到认为必要执行时序偏差校准之前，记录器会以同样的数据-时钟时序偏差记录数据(或许是由于周围温度的变化或时间的过去)。
如果在520盘已经被写入过，那么在530，记录器的头读出校准数据序列，并测量数据序列的开始(由数据通道482测量)与地址标记(由时钟通道484测量)之间的时序偏差。这个处理具体在部分III中描述。
在540，使用摆动时钟400作为时间基准，头在靠近校准数据序列的区域中写入测试数据序列。在542，记录器的头读出测试数据序列，并且通过与用于校准数据序列的过程相同的过程测量数据通道482和时钟通道484之间的第二时序偏差。在544，比较校准和测试数据序列的测量的时序偏差。这个过程消除了读出处理的时序偏差，这一点在部分III中具体说明。这样，测量的校准数据序列和测试数据序列的时序偏差之差等于它们的时序中实际的差别，从而相对于摆动时钟400的地址标记435定位。
在546，记录器确定测量的测试数据序列和校准数据序列的写入时序偏差在公差范围内是否相同。如果写入时序偏差不同，测试数据序列写入处理的时序根据时序偏差中测量的差别被提前或延迟。接着，在540，写入新的测试数据序列，并且重复步骤542，544和546。如果测量的(1)校准数据序列与摆动时钟之间以及(2)测试数据序列与摆动时钟之间的时序偏差在特定的公差范围内都相同，那么，新的数据序列的开始的实际物理位置将在相应的公差范围内与旧的数据序列相匹配。
这个校准应以潜在的所有写入速度来执行。
接着，在550，直到认为必须执行另一个校准之前，记录器可一直记录并编辑数据。
III.确定时序偏差的实施例图6表示头450在数据轨道605上的位置的时线600以及数字化的数据通道610和时钟通道615的对应输出。数据轨道605包括摆动槽620、反向的摆动625、地址标记630和“恒定音调”振荡数据序列640，与摆动槽620具有相同的周期或“游程长度”。
头450在时刻t0通过地址标记630。时钟通道615检测槽摆动的突然反转，并在延迟所示的处理时间之后在时刻t1输出振荡信号的相应改变。这样，在实际时间和头450通过地址标记630的测量时间之间存在时钟通道电子部件时序偏差t1-t0650。
如前所述，地址标记630和数据序列640的开始之间存在一个时序偏差t2-t0655。
头450在时刻t2通过数据序列640的开始。在所示的不同的处理延迟后，数据通道610感测到第一位的开始并在t3开始输出振荡信号。从而，在头450通过数据序列640的开始的实际和测量时间之间有一个数据通道时序偏差t3-t2660。
在数据轨道605由数据和时钟通道610和615读回期间，地址标记630与数据序列640的数据序列的开始之间的测量时间是t3-t1665。数据和时钟通道之间的这个偏差665是可被测量的值。但是，测量的时序偏差665等于实际写入时序偏差665加上数据通道610与时钟通道615的延迟660和650之间的差别。那是测量的偏差655，t3-t1＝(t2-t0)+(t3-t2)-(t1-t0)。数据通道偏差(t3-t2)660和时钟通道偏差(t1-t0)650可改变并且在记录过程期间通常不可知。因此，不能确定地址标记与记录的数据序列的开始之间的实际偏差(t2-t0)655。这样，读出写入的轨道不足以校准用于写入新的数据序列的写入时序偏差655。在使用不同延迟时间的头而不是用于写入原始数据序列的头时这个校准错误尤其大。
但是，校准处理500通过任何兼容记录器和头有效地校准用于写入到DVD+RW盘的写入延迟。图5的步骤530测量校准数据序列的(t3-t1)cal＝(t2-t0)cal+(t3+t2)recorder-(t1-t0)recorder。(t3-t1)cal和(t2-t0)cal分别是校准数据序列的测量和实际时间偏差，由编辑记录器测量。(t3-t2)recorder和(t1-t0)recorder是记录器的数据和时钟通道时序偏差。使用与步骤530相同的记录器，图5的步骤542测量测试数据序列的(t3-t1)test＝(t2-t0)test+(t3-t2)recorder-(t1-t0)recorder。(t3-t1)test和(t2-t0)tes分别是测试数据序列的测量和实际时间偏差。(t3-t2)recorder和(t1-t0)recorder是记录器的数据和时钟通道时序偏差。步骤544从(t3-t1)test减去(t3-t1)cal来比较校准和测试数据序列偏差。记录器的数据和时钟通道偏差抵消，同样地址标记的校准设置点位置t1也如此。这相对于地址标记在校准和测试数据序列的开始之间留下直接测量的偏差(t3)test-(t3)cal。当这个差别小时，编辑的数据序列将准确地被定位来再写入选择的旧数据序列。
位置偏差与时序偏差之间的关系依赖于头的速度。例如通道电子设备对于时序偏差的影响可不同样依赖于头的速度。因此，必须在一个速度范围内执行校准处理。
IV.测量时序偏差的实施例带有以同样频率(或谐波)振荡的输出的两个通道之间的时序偏差，如数据通道610和时钟通道615的，可从它们的相位偏差(Δφ)来确定。时序偏差Δt＝Δx/v＝B/(v*π)*Δφ，其中Δx是距离偏差，v是头相对于盘的速度，B是位长，φ是弧度相位。测量时序偏差的相位确定实施例是有利的，因为它迅速，且使用相对简单的电子设备。
图7示出相位测量方法700的一个实施例，其使用(1)数据通道输出信号705，(2)时钟通道输出信号710，(3)测量数据通道输出715的符号的信号，(4)测量时钟通道输出720的符号的信号和(5)滤波的XOR门输出725。数据通道715的符号和时钟通道720的符号被输入到XOR门，产生输出725。
相位确定方法700如下进行。数据通道480和时钟通道490输出具有时间偏差的振荡信号，从而具有相位差。振荡信号(其可具有其它函数形式，如图6所示的方波)分别由正弦信号705和710来表示。数据通道输出705被转换为(例如通过使用比较器)方波715，当正弦信号705为任何正值时其具有恒定的正值，并且当正弦信号705为任何负值时其具有恒定的负值。时钟通道输出710类似地被转换为方波720。方波信号715和720被用作数字混合器，如XOR门的输入。类似处理可使用模拟混合器或时间间隔分析仪TIA。当715和720的一个而不是两个输入为正时XOR门输出恒定正值。否则，XOR门输出为0。这个XOR门输出725是数据通道705和时钟通道710之间的相位差的量度。例如，当输出705和710之间没有相位偏差时，方波信号715和720相互叠加。在这种情况下，到XOR门的输入不会具有一正值和一负值。这样，XOR门输出725总为0。当输出705和710之间的相位差为π时，方波信号715和720的值总是相反。在这种情况下，到XOR门的输入总是一正一负，从而XOR门输出725总是恒定正值。当输出705和710之间的相位差为π的一部分时，方波信号715和720的值对于每个振荡循环的相同分数部分是相反的。在这种情况下，XOR门输出725对于各个循环的那一部分是恒定正值，如图7所示。以这种方式，例如通过比较XOR门725的积分的平均输出值和恒定正输出值，可把相位延迟确定为π的函数。使用校准处理500的校准可通过在读出校准和测试数据序列后测量XOR门725的输出值并迭代写入时序直到这些输出值的不同小于定义的公差为止来获得。
当数据通道输出705源于伪随机校准和测试数据序列时，仍可确定两个通道之间的时序偏差，如数据通道610和时钟通道615。从伪随机数据序列测量时序偏差的一个实施例使用特定位的感测之间的时序偏差的直接确定。这个直接确定实施例要求比相位确定实施例更复杂的电子设备，但是是有利的，因为任何被记录的数据序列可被用作校准数据序列。
校准处理500之后的校准可使用下面的直接确定方法来实现。读出校准数据序列，并且测量一个或几个过零交叉相对于地址标记的时序偏差。然后把校准数据序列的拷贝写入为测试数据序列，并且测量一个或几个过零交叉相对于地址标记的时序偏差。然后比较校准和测试序列的测量的时序偏差，调整写入时序，直到时序偏差的不同小于定义的公差。
这个上述的校准DVD记录器的写入时序的方法和设备具有比已有技术优越的优点。它校准写入新数据序列的处理时序，从而新数据序列相对于盘上的参考标记可具有与旧数据序列相同的偏差。这个处理不要求关于用于记录旧数据的设备的信息。它校准通过不同记录设备写入到DVD格式上的位的时序，从而编辑的数据序列的开始位置被反复与原来的数据序列作匹配，以达到好于+/-0.06微米的精度。这个处理能编辑数据而不擦除或损坏附近的数据文件。使用这个处理的DVD盘可方便地由已有技术DVD-ROM和其它记录设备读出。
前述已经描述了用于校准数字视频盘的写入时序的新的方法和设备。尽管本发明参考优选实施例来描述，但是熟悉本领域的技术人员显然可作修改。应认为在不背离本发明的范围的情况下可对本发明的材料和元件设置作改变和修改。因此，本发明的范围参考下面的权利要求来限定。
权利要求
1.一种校准记录的数据的时序的方法500，所述方法包括a)在存储媒体200上在参考存储媒体200上的时序时钟400的时间记录校准数据序列522；b)测量530所述校准数据序列522和所述时钟400之间的时序偏差665；c)写入测试数据序列540；d)测量542所述测试数据序列540与所述时钟400之间的时序偏差665；e)比较544所述校准数据序列522和所述测试数据序列540相对于所述时钟400的所述时序偏差665；f)纠正所述写入测试数据序列540的时序548以减少所述校准数据序列522和所述测试数据序列540的时序偏差665之间的差。
2.根据权利要求1的方法，还包括g)直到所述校准数据序列522和所述测试数据序列540相对于所述时钟400的所述时序偏差665落在定义的公差546范围内，反复地重复步骤c)540，d)542，e)544和f)548。
3.根据权利要求1的方法，其中所述存储媒体包括DVD盘200、CD盘、光学辅助磁存储盘和磁存储盘中的一种。
4.根据权利要求1的方法，其中所述校准数据序列522包括带有与时钟640相同频率的恒定音调数据序列、带有与时钟频率的谐波的频率的恒定音调数据序列、伪随机数据序列和包含前面记录的信息111的数据序列中的一种。
5.根据权利要求1的方法，其中记录的数据500的所述校准时序是以至少两个记录速度进行的。
6.一种校准写入处理500的时序的装置，所述装置包括媒体200；时钟400，包括在所述媒体200上标记的一系列位置435；校准数据序列522；记录设备450，感测数据序列和标记在所述媒体200上的所述位置；设备475，当所述记录设备450感测所述数据序列和标记在所述媒体200上的所述位置435时进行测量；第一程序编码530，测量所述校准数据序列522和标记在所述媒体200上的所述位置435之一之间的时序偏差665；第二程序编码540，响应于对标记在所述媒体200上的所述位置435的另一个的感测，用所述记录设备450写入测试数据序列；第三程序编码542，测量所述测试数据序列540的感测与标记在所述媒体200上的所述位置435的所述另一个的感测之间的时序偏差665；第四程序编码544，比较所述测试数据序列540的感测与标记在所述媒体200上的所述位置435的所述另一个的感测之间的时序偏差665和所述校准数据序列522的感测和标记在所述媒体200上的所述位置435之一之间的测量的时序偏差665；第五程序编码546，确定所述比较的时序偏差665之间的时间差是否小于特定值；第六程序编码548，响应于在媒体200上感测所述时钟位置435之一，通过所述第五程序码546确定的所述时间差所确定的数量，改变所述写入处理540的时序。
7.根据权利要求6的装置，其中所述写入处理包括在盘存储媒体上记录数据的处理，这些存储媒体包括DVD盘200、CD盘、光学辅助磁存储盘和磁存储盘中的一种。
8.根据权利要求6的装置，其中所述校准数据序列522由第一记录设备记录，所述测试数据序列540由第一记录设备和第二记录设备中的一个记录。
9.根据权利要求6的装置，其中所述校准数据序列522包括带有与时钟640相同频率的恒定音调数据序列、为时钟频率谐波的频率的恒定音调数据序列、伪随机数据序列和包含前面记录的信息111的数据序列中的一种。
10.根据权利要求6的装置，其中记录的数据500的所述校准时序是以至少两个记录速度进行的。
全文摘要
写入时序校准包括:(1)参考物理时序时钟写入校准数据序列;(2)测量校准数据序列和时钟间的时序偏差或相位偏差;(3)使用相同或不同的记录设备写入测试数据序列;(4)测量测试数据与时钟间的时序偏差或相位偏差;(5)比较校准数据序列和测试数据序列相对于时钟的时序偏差;(6)反复调整写入处理的开始的时序并反复步骤(3－5)直到时序偏差落入定义的公差内,和(7)通过步骤(6)中确定的数量对校准和测试数据序列的同样的时序偏差调整延迟。
文档编号G11B20/18GK1337696SQ01121599
公开日2002年2月27日 申请日期2001年6月29日 优先权日2000年6月30日
发明者C·P·陶斯格 申请人:惠普公司