专利名称：为记录元轨迹光盘而产生与副轨迹角度部分对应的通道比特数据文件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到对光盘或主盘写入代表通道比特值序列的数据标记的一种装置和方法。本发明还涉及到由要沿着数据标记的一维或二维同心或螺旋布置中至少一个数据轨迹写入光盘或主盘的通道比特值序列构成通道比特数据文件的装置和方法。本发明还涉及到一种通道比特数据存储器。
背景技术：
与高密度盘(CD)，数字通用盘(DVD)和新近的蓝光盘(BD)相比，采用二维数据标记图形的光学读出式盘存储介质被研究作为一种有助于提高数据速率和数据密度的有前景的途径。有人提出了一种数据标记按二维图形布置的光盘格式，具有由许多平行共面副轨迹构成的宽螺旋轨迹。这种宽螺旋数据图形也被称作元螺旋。采用这种盘格式对于12cm直径光盘预期能获得50千兆字节量级的数据容量，数据速率能达到300兆位/每秒的量级。
这一主题的概要发布在http://www.extra.research.philips.com/euproject/twodos/summary.htm并且概述如下。具有这种盘格式的光盘的元螺旋轨迹是由许多采取共面平行副螺旋形式的副轨迹构成的，副轨迹按预定的副螺旋节距隔离。沿着平行副螺旋布置的数据标记在盘上构成二维图形，例如蜂巢的构造。用许多读出光束点并行读出相邻副轨迹中的数据标记。受到盘上二维数据标记图形反射的读出光束点的光由产生一组高频信号波形的一组光学检测器来检测。用该组信号波形作为信号处理的输入，再现存储在盘上的数据。
为了成功读出，二维数据图形必须相互精确对齐相邻轨迹中的数据标记。相邻轨迹或副轨迹中数据标记的对齐也被称作轨迹对轨迹数据同步。现有的控制方法和装置不能实现整个盘上优化的轨迹对轨迹数据同步。
发明内容
本发明的目的是提供一种对光盘制作母盘的方法和装置，适合为数据标记实现精确的轨迹对轨迹对齐，特别适合二维数据标记图形。
本发明的另一目的是提供一种通道比特数据文件构建的装置和方法，适合为数据标记实现精确的轨迹对轨迹对齐，特别适合二维数据标记图形。
本发明的再一目的是提供一种通道比特数据存储器，适合为数据标记实现精确的轨迹对轨迹对齐，特别适合二维数据标记图形。
按照本发明的第一和第二方面提供了为光盘写入数据标记的方法和装置。以下要在介绍装置之前更多地详细介绍有益的方法。在下文中，即使仅仅提到主盘的复制，应该理解为所述的方法和装置能等效地应用于消费电子盘驱动器中光盘的个别复制的架构中。
按照本发明用于沿一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿由两个或多个平行的同心或螺旋副轨迹构成的至少一个同心或螺旋元轨迹，在光盘或母盘上写入代表通道比特值序列的数据标记的方法包括以下步骤将通道比特值序列分割成两个或者多个通道比特数据文件的有序组；提供盘与盘上的至少一个写入光束点相对于彼此的周期性旋转运动和径向运动，以沿着至少一个数据轨迹或副轨迹引导各个写入光束点；周期性提供一个由旋转运动获得并且指示完成了旋转运动的一整圈或是其预定部分的角位置信号；随着每个角位置信号而切换到顺序中的下一通道比特数据文件，并且将其中包含的通道比特值序列的各个部分写入到盘上。
按照本发明的方法，通道比特数据文件的有序组是在实际执行数据标记写入之前构建的。为了在二维数据图形中精确地相互对准属于相邻轨迹的数据标记，在构建通道比特数据文件时必须注意在各个通道比特数据文件中各自包括适量的通道比特数据。
按照本发明的方法，各个通道比特数据文件中所含的各个通道比特值序列的各个部分的长度在分割步骤中确定，使得通道比特数据文件中所含的通道比特值序列的完整的各个部分在两个连续角位置信号之间被写入到盘上。
这样，在各自分配的径向位置上或者对于螺旋轨迹在径向位置的各自分配的间隔上，通道比特数据文件中所含的通道比特值序列的各个部分的长度对应着角位置信号的周期。换句话说，通道比特数据文件中所含的各个部分的长度对应着轨迹部分或副轨迹部分的长度的存储容量，该长度对应着在盘的预定径向位置或径向间隔上的旋转运动的一整圈(或是其一部分)；在六边形蜂巢式数据图形的情况下给出一个通道比特大小或是一个六边形单元的大小。
各个通道比特数据文件对径向或间隔的分配是根据其在通道比特数据文件的有序组中的位置进行的。为了说明这一点，以下要解释一个实施例。按照该实施例，在给定的一组有序通道比特数据文件中第一位置的那个通道比特数据文件被分配给盘的第一整圈，在此期间沿着盘上螺旋元轨迹径向上最靠内的副轨迹引导写入光束点。在盘的第二整圈期间向径向最内第二副轨迹写入随后的通道比特数据文件，在指示第一整圈完成的第一角位置信号处或紧随其后开始写入。继续这一进程直至在盘上写入最后的通道比特数据文件。
通道比特数据文件是有序的，从而再现正确顺序的通道比特值或是代表盘上的通道比特值顺序的数据标记的正确二维图形。通道比特数据文件的次序可以用数据文件在存储器中的物理配置来体现，也可以替代地或者额外地用文件名或是文件的数据入口来表示，或是利用一个给出通道比特数据文件正确次序的目录或表来表示。
本发明方法的一个重要特征是在写入过程中组合了分割步骤和提供周期性角位置信号的步骤。为了触发从一个通道比特数据文件到下一文件的切换，本发明的方法采用由旋转运动获得并且指示完成了旋转运动的完整一圈或是其预定部分的角位置信号。角位置信号直接指示旋转运动的瞬时相位。这样就能在整个盘上按很高的精度和可靠性执行数据标记对准。按照现有技术的原理，通道比特缺失或是控制速度的微小偏差的传播比本发明的原理要大得多，本发明为每个新的通道比特数据文件提供一个新的起点。
公知方法采用时钟信号驱动盘电机转动，时钟信号是由数据时钟信号获得的。由此会在数据时钟与旋转控制之间产生有害的偶合或互锁，本发明的方法能克服这一问题。角位置信号是由写入光束点与盘的彼此相对运动直接获得的。例如是由连接到旋转单元的角位置控制单元获得角位置信号。特别是按照一个当前优选实施例，角位置信号是由产生旋转运动的电机例如是一个主轴电机获得的。电机每当通过一或多个精确限定的角位置时提供一个信号。例如是提供一个所谓的“每转脉冲”(PPR)信号，指示相对于一个角参考位置完成了一整圈旋转运动。
周期性角位置信号对应着盘的一整圈或是其一部分，取决于具体的盘格式选择。在使用单一写入光束产生二维数据标记图形时最好是提供对应着盘的一整圈之一部分的角位置信号，例如是由许多平行共面副螺旋组成一个宽螺旋的情况。在这种情况下下的优点是写入光束点在盘的一整圈期间能够在副轨迹之间多次跳跃，保持小的跳跃距离，确保按这种方式写入的副轨迹精确对准。
在另一个实施例中，旋转运动是单纯绕着垂直于盘面并与盘的中心交叉的一个轴的旋转运动，或者单是光学头绕着同一个轴的旋转运动，其适于调偏转和/或将聚焦光束点在盘上。
在对盘写入数据标记的过程中，盘以及盘面上的至少一个写入光束点相对于彼此的旋转运动和径向运动，沿着至少一个数据轨迹或副轨迹引导各个写入光束点。因此，可以用多个写入光束点执行本发明的方法。这一点与多光束控制原理兼容，而多光束写入格式优于二维数据图形的现有技术控制方法特别有利。该方法同样可以应用于单个写入光束母盘制作装置。沿着一条以上数据轨迹或副轨迹引导写入光束意味着在数据轨迹或副轨迹之间执行跳跃。
以下要介绍本发明第四方面的方法的优选实施例。
一个实施例包括周期性地沿着至少一个数据轨迹或副轨迹在盘的至少一整圈上产生没有数据标记的防护带的步骤。防护带在读出过程中有助于对准读出光束。
借助于由写入光束获得的聚焦光束，可以降低写入光束的幅值同时控制其相对于盘的聚焦产生防护带。使用写入光束在盘上的反射可以从写入光束获得聚焦光束。通过将盘上的写入光束点强度切换到不足以写入数据标记又足以允许控制写入光束点在盘上聚焦的水平就能产生防护带。
当然，在盘上产生数据标记的强度阈值取决于母盘制作中采用的特定光阻材料，或是由用户盘驱动器写入的盘的特定相变介质。为了控制写入光束点在盘上聚焦所需的强度水平取决于使用的具体聚焦光束检测设备。采用本实施例能够产生没有数据标记的防护带，并且无需使写入光束点回到其最佳聚焦位置就能切换回写入数据标记。
按照另一优选实施例，在盘上写入数据标记时旋转运动具有恒定角速度，并且在产生防护带时角速度被调节，以随着变化的径向位置将写入光束点在盘上的线速度维持在接近恒定。为了按单一光束多次通过模式写入同步数据标记，重要的是使盘按照CAV模式旋转。另一方面，制作母盘最好采用恒定线性速度(CLV)模式，这样能确保母盘制作的优化和均匀控制。本实施例允许组合两种模式的优点。写入数据轨迹的旋转运动具有恒定角速度，能够精确地对准二维数据标记图形的相邻副轨迹中的数据标记。在产生防护带即不写入数据标记时，执行角速度的调节以保持写入光束点的线速度在径向位置改变时接近恒定。本实施例的写入模式也可以称其为准恒定线速度(QCLV)模式。
最好是由产生盘的旋转运动的盘电机提供角位置信号。这样能使写入光学头相对于旋转运动保持不变。
如上所述，盘上的数据标记可以按一维或二维结构布置。两种类型的数据标记结构都可以用单一写入光束执行。
在单一光束多次通过的母盘制作方法的优选实施例中，写入光束点与盘面的彼此相对径向运动包括第一径向上的运动分量和与第一径向相反的第二径向上的周期性反复跳跃。本实施例中的径向运动是以下的叠加第一径向运动分量，通过此分量作为相对于旋转运动的角位置的函数的写入光束点在盘上的径向位置按第一斜率稳定变化的，以及周期性第二径向运动分量，按所述角位置的函数绘制的一个周期被划分成aa)第一间隔，其中写入光束点在盘上的径向位置在第一径向运动分量或与其相反的径向上按第二斜率变化，bb)相邻的第二间隔，其中写入光束点在盘上的径向位置这样改变-在与第一间隔中第一和第二径向运动分量的叠加相反的径向上，-按照量值大于第一和第二斜率之和的第三斜率。
本实施例为写入光束点提供的径向运动采取锯齿状图形。可以按二维数据图形精确地布置数据标记而具有无缝或近似无缝连续的各个副轨迹。这样的优点在于读出头在读出操作中不必执行向跳跃以跟随轨迹。这种单一光束多次通过的母盘制作方法特别适合生产包含平行副轨迹的宽螺旋轨迹的二维图形。
在另一实施例中，用多个写入光束点将数据标记写入盘中，该数量小于或等于数据轨迹的数量。在各个角速度信号之后将数量等于写入光束点数量的通道比特数据文件的通道比特值并行地写入数据轨迹。在本实施例中，由写入设备并行处理通道比特数据文件的块。例如，在用数据标记写入一个含有五个副螺旋的螺旋轨迹时，可以用五个写入光束并行写入副轨迹。五个通道数据文件会并行打开，而每个写入光束会在各自的副轨迹中写入一个通道比特数据文件中包含的数据标记。
按照本发明的第二方面提供了一种装置，沿着一维或二维同心或螺旋的数据标记的至少一个数据轨迹对光盘或主盘写入数据标记，包括盘保持单元，旋转单元，适于驱动被盘保持单元保持的盘和盘面上的至少一个写入光束点相对于彼此的转动，平移单元，适于驱动被盘保持单元保持的盘和盘面上的至少一个写入光束点相对于彼此的径向运动，连接到旋转单元的角位置控制单元，适于周期性提供由旋转运动获得并且指示每个光束点在旋转运动中已经通过了一整圈或是其一部分的角位置信号，写入单元，适于产生具有调制强度的写入光束，并且将写入光束点聚焦在由盘保持单元定位的盘上，根据权利要求1至3之一所述的用于构建通道比特数据文件的装置或者根据权利要求6所述的通道比特数据存储器，连接到写入单元、角位置控制单元和用于构建通道比特数据文件的装置或通道比特数据存储器的写控制单元，其适于按照轮到顺序的各个通道比特数据文件中所含的通道比特值序列来控制和调制写入光束的强度，并且随着从角位置控制单元接收的每个角位置信号切换到顺序中的下一个不同通道比特数据文件。
按照本发明第二方面的数据标记写入装置实施本发明第一方面的方法。装置的角位置控制单元向写控制单元提供由旋转运动获得的周期性角位置信号。写控制单元还连接到所述的通道比特数据文件构建装置或通道比特数据存储器。写控制单元按照通道比特数据文件中轮到顺序的各个通道比特数据文件中所含的通道比特值序列控制写入光束的强度。这样将对应着当前通道比特数据文件的通道比特值的数据标记写入盘中。写控制单元还会随着从角位置控制单元接收的各个角位置信号切换到顺序中的下一通道比特数据文件。写控制单元控制写入单元的操作产生一个写入光束并且控制其聚焦，按照本发明的方法在由盘保持单元定位的盘上产生一个写入光束点。本发明第二方面的装置可以是制造母盘的母盘制作装置，也可以是用户电子盘驱动器。
以下要说明本发明第二方面装置的其他实施例。
在一个实施例中，写入单元产生单一写入光束。优选地本实施例的控制单元会产生并提供控制信号来驱动写入单元、旋转单元和平移单元的操作，使得沿着一条元轨迹写入数据标记，轨迹是由许多共面平行副轨迹构成的，形式为按照预定的副螺旋节距隔开的副螺旋。在本实施例中，控制单元还能控制平移单元和旋转单元的操作，产生盘与盘上的写入光束点彼此相对的旋转第一运动和径向第二运动的叠加，其中径向第二运动包括在第一径向上的运动分量和在与第一径向相反的第二径向上的周期性反复跳跃，而其中的径向第二运动是第一径向运动分量和周期性第二径向运动分量的叠加，参见本发明方法的相应实施例内容的描述。本实施例按照多次通过母盘制作或写入方法执行单一写入光束点的上述锯齿状径向运动。
在另一个实施例中的写入单元会产生两个或多个写入光束。为了并行写入若干个通道比特数据文件，写控制单元要为每个写入光束点分配各自的一个通道比特数据文件，并按照各自的通道比特数据文件控制所有并行写入光束点的强度。
另一个实施例能实施上述产生防护带的方法。在该实施例中，向光盘或母盘写入数据标记的装置包括聚焦控制检测器，其设置为并且适于检测来自由盘保持单元保持的盘的写入光束点的反射强度部分，并且提供指示反射光的检测强度的聚焦信号；带有聚焦光学器件和聚焦驱动器的写入光束聚焦单元，该聚焦驱动器连接到聚焦光学器件，并且适于移动聚焦光学器件以改变写入光束点在盘上的大小；和聚焦控制单元，适于根据聚焦信号驱动聚焦驱动器，使盘上的写入光束点尺寸最小，其中写控制单元适于在第一和第二强度水平之间切换盘上的写入光束点的强度，第一强度水平高到足以在盘上写入数据标记，而第二强度低到不能在盘上写入数据标记但又高到足以使聚焦检测器检测到写入光束点的反射部分。
为了实施QCLV模式的母盘制作或是写入，一个最佳实施例中的写控制单元还连接到旋转单元并且适于在向盘上写入数据标记时维持各恒定角速度的旋转运动，并且当不在盘上写入数据标记或者写入光束的强度切换到第二强度水平时调节角速度，以随着变化的径向位置将写入光束点在盘上的线性速度维持在恒定或接近恒定。
按照本发明的第三方面提供了一种用于从通道比特值序列构建通道比特数据文件的装置，该通道比特值序列沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿着至少一个由两个或多个平行的同心或螺旋副轨迹构成的同心或螺旋元轨迹被写入光盘或主盘，该装置包括适合接收通道比特值序列的输入单元，盘格式单元，适合在其输出提供盘格式数据，该盘格式数据包含分配给盘上的至少一个数据轨迹或副轨迹的一组有序的预定角度部分的存储容量值，每个角度部分在各自的一个预定径向位置上或者对于螺旋而言在径向位置的各预定间隔上覆盖盘的一整圈或者其一部分，连接到盘格式单元和输入单元的分割单元，适合将接收的通道比特值序列分割成与由盘格式数据限定的该组角度部分相对应的一组有序的通道比特数据文件。
本发明第三方面的通道比特文件构建装置组成第二发明的装置的关键部件。可以将其集成在母盘制作设备中，采用本发明第一方面的方法大批量生产光盘。这种通道比特文件构建装置同时也是允许个体用户烧制光盘的用户电子设备领域中盘驱动器的一个必不可少的部件。本发明第三方面的装置能够实施本发明第一方面方法的框架下执行的分割步骤。在分割步骤中可以随着各个角位置信号从一个通道比特数据文件切换到下一通道比特数据文件，如上所述产生精确对准的数据标记。
这种通道比特文件构建装置包括一个盘格式单元，它含有用于一个或多个一维或二维的同心或螺旋结构数据标记的盘格式，数据标记沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或是沿着由两个或多个平行的同心或螺旋副轨迹构成的至少一个同心或螺旋元轨迹布置。盘格式数据含有盘上一或多个数据轨迹或副轨迹的预定角度部分的存储容量值。在某一个预定径向位置上，或者对于螺旋而言在径向位置的某个预定间隔上，数据轨迹或副轨迹的一个角度部分是由旋转运动的一整圈或是其一部分构成的。盘格式单元在不同实施例中提供盘格式数据，可以通过在分配给光盘的各个角度部分的一个表中查询各自的存储容量值，或是按照由软件或硬件实现的一种算法依次计算各自的存储容量值。
通道比特数据文件构建装置的分割单元用盘格式单元提供的盘格式数据将接收的通道比特值序列分割成有序的一组通道比特数据文件。结果，要写入盘上不同角度部分和不同轨迹的通道比特数据被保存在分开的文件中。各个文件中所含的数据准确填满在盘上分配的一个角度部分。由本发明第一方面的装置产生的数据文件结构能够产生二维图形的数据标记，其中相邻轨迹或副轨迹中的数据标记精确地相互对准，这是因为意味着同步的数据与本发明第一方面的写入方法产生的角位置信号的周期一致。
可以在任意半径上写入同步的数据标记，对盘的旋转速度或通道比特长度没有限制，副轨迹之间的对齐不会减弱。与此相比，按照现有技术的通道比特数据文件构建原理，母盘制作转速或通道比特时间的任何改变都需要构建新的比特数据文件。按照现有技术的原理，丢失的通道比特或是母盘制作速度的轻微偏差的传播比采用本发明的方法要大得多，本发明为每个新的通道比特数据文件提供一个新的开始。
可以用盘格式单元适于仅仅提供一种特定盘格式的盘格式数据，例如，由七个共面平行副轨迹按副螺旋的形式构成一个宽螺旋，具有给定的副螺旋节距和给定的轨迹节距，在另一实施例中盘格式单元适于为母盘上的两个或更多数据标记结构提供盘格式数据，母盘可以是一维或二维的同心或螺旋数据标记结构。在本实施例中，盘格式单元还适于翻译从输入单元接收的控制信号，并且选择特定的盘格式。盘格式单元仅仅按照选定的盘格式提供盘格式数据。
以下要说明本发明第三方面的通道比特数据文件构建装置的其它有益实施例。
在第一最佳实施例中，分割单元适合为各个通道比特数据文件各自分配通道比特值序列的一部分，按照各个角度部分的存储容量选择该序列的长度。
在另一优选实施例中数据文件构建装置包括连接到分割单元的通道比特数据存储器，其中分割单元适合在通道比特数据存储器中存储该组有序的通道比特数据文件。
按照本发明的第四方面提供了一种用于从通道比特值序列构建通道比特数据文件的方法，该通道比特值序列沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿着至少一个由两个或者多个平行的同心或螺旋副轨迹构成的同心或螺旋元轨迹被写入光盘或主盘，该方法包括以下步骤将通道比特值序列分割成两个或者更多通道比特数据文件的有序组，其中每个通道比特数据文件各自包含该通道比特值序列的一部分，根据单个数据轨迹中的各分配角度部分的存储容量选择该部分的长度，每个角度部分在各自的一个预定径向位置上或者对于螺旋而言在径向位置的各预定间隔上覆盖盘的一整圈或是其一部分。
按照本发明第四方面的方法的优点对应着相应装置的上述优点。该方法的实施不需要依赖上述用于构建通道比特数据文件的装置的特定结构。
在本发明方法的第二方面的优选实施例中，通道比特数据文件是这样构建的，每个文件包含各自的整数个信息帧。每个信息帧包含预定数量的通道比特值。信息帧各自的数量是所分配的数据轨迹角度部分的存储容量所允许的最大数量的信息帧。可写入盘的一圈的常规帧数在103量级。因此，如果盘上有空间由于需要将通道比特数据分割成帧而没有使用，它就会小于一帧，这表示小于盘上空间的0.1％。
按照本发明的第五方面提供了一种包括一组通道比特数据文件的通道比特数据存储器，每个通道比特数据文件各自包含通道比特值序列的一部分，这些通道比特值序列要沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或是沿着由两个或多个平行的同心或螺旋副轨迹构成的至少一个同心或螺旋元轨迹写入光盘或母盘，其中通道比特值序列各部分的长度取决于单个数据轨迹中各个所分配的角度部分的存储容量，该单个数据轨迹在各自的一个预定径向位置或者在径向位置的各预定间隔上覆盖盘的一整圈或是其一部分。
通道比特数据存储器是所述方法和装置所专用的。它是第三方面的装置和第四方面的方法的产物。其在不包含按照本发明第三方面的通道比特数据文件构建装置的母盘制作设备中可以用作一个插入式存储器。通道比特数据存储器也可以是特定母盘制作设备的一个集成部件，可以通过数据网络连接到通道比特数据文件构建装置。这样就能在要制作新的母盘时远程修改通道比特数据文件。
以下要参照附图进一步解释最佳实施例。
图1表示基于现有技术的通道比特数据文件原理构建通道比特数据文件和用于二维图形母盘制作的一种方法。
图2表示通道比特数据存储器的一个实施例，还表示了本发明的母盘制作方法的一个实施例。
图3的流程图表示按照本发明构建通道比特数据文件的方法的一个实施例。
图4是按照本发明方法的母盘制作机器的一个简化框图。
图5是用于由通道比特值序列构建通道比特数据文件的装置的一个实施例的简化框图。
图6是图4中母盘制作装置的写控制单元的简化框图。
图7是包含数据标记的7个副轨迹的三个数据轨迹的显微图。
图8的显微图表示放大的同步数据标记。
具体实施例方式
在解释本发明之前，要参照图1说明基于母盘制作现有技术的另一种原理。然而，图1所示的方法并未被确认为现有技术。与图1所示的另一种原理不同，图2-8能更清楚地说明本发明的特征和优点。
有关这种数据图形的母盘制作，期待未来的母盘制作装置能使用从仍有待开发的一个激光二极管阵列获得的多个写入光束点。要实现由单一光束或者除激光二极管阵列的其他方法获得的多个写入光束的控制和对准看来是困难且昂贵的。因此目前采用单一写入光束点来制作二维数据图形。按照现有技术的方法，写入光束在母盘上按给定频率遵循恒定角速度(CAV)模式逐个轨迹产生(写入)一系列数据标记，频率受到写入光束点的径向位置和通道比特长度的严格限制。
图1还表示在盘上制作数据标记的二维图形10的程序中构建通道比特数据文件的一种原理。该原理是基于现有的母盘制作技术但未被认可为公知的知识。图1表示的二维数据图形10代表一条宽轨迹12(以下也称为元轨迹)的一部分，该轨迹12是由五个副轨迹14到22构成的。副轨迹14到22是彼此相邻的，相邻轨迹的数据标记按蜂巢图形布置。采用被脊区26环绕的坑24在母盘上形成数据标记。数据图形形成六边形二维格子数据标记。
要按照CAV模式写入的这种数据图形的通道比特数据文件28包含一种周期性结构，每个周期有一系列五部分，在图1中标记为“轨迹1”到“轨迹5”。每部分包含要写入盘上各副轨迹的通道比特值，如将文件部分“轨迹1”到“轨迹5”连接到各个数据图形轨迹的箭头所示。在“轨迹5”那部分之后，开始现有技术的通道比特数据文件28的下一周期的轨迹部分。假定通道比特数据文件的各部分包含覆盖盘上一整圈的通道比特数据序列，通道比特数据文件中各数据序列的长度取决于角速度的选择值、通道比特长度的选择值、以及要写入数据的特定轨迹各自的径向位置。
必须特别注意到，要写入特定轨迹的通道比特数据值序列必须刚好是盘的一整圈长度。执行写入的径向位置在盘的写入过程中是变化的。在构建通道比特数据文件时需考虑到径向位置的变化。因此，通道比特数据文件中“轨迹1”到“轨迹5”各部分的长度必须随着分配的径向写入位置的改变而变化。
因此，为了使数据标记能轨迹对轨迹同步地制作母盘，盘的角速度、各个副轨迹的径向位置、以及通道比特长度的相互依赖性需要一种复杂的通道比特数据文件结构。事实上，目前所知的母盘制作方法和装置按照这种原理不能在整个盘上实现优化的母盘制作条件。
图2表示本发明的通道比特数据存储器的一个实施例，同时也能说明本发明的母盘制作方法的实施例。
相反，图2的通道比特数据存储器30包含通道比特数据文件34到46的有序组32。与图1所示类似，通道比特数据文件的组32中包含的通道比特值要写入由五个副轨迹50到58构成的宽轨迹48，数据标记按蜂巢图形布置。
与上述图1所示现有技术的原理不同，为各自的一个副轨迹分配一个通道比特数据文件。例如，通道比特数据文件34被分配给副轨迹50，通道比特数据文件36被分配给副轨迹52，等等。通道比特数据文件54被分配给副轨迹50在宽轨迹48(未表示)的下一整圈中的延续部分。同样，通道比特数据文件46被分配给副轨迹52的延续部分。序列中最后一个通道比特数据文件47被分配给副轨迹58的延续部分，它处在母盘上宽轨迹48的最外圈中。通道比特数据文件在通道比特数据存储器30中的布局比图1所示现有技术原理相比更加便于处理。有可能用同步的数据标记写满整个光盘。任意的半径、角速度和数据时钟的组合都是可能的，确保整个盘范围上精确的母盘制作。
在向母盘写入通道比特数据存储器30中包含的数据时，从给定半径标记处开始写入通道比特数据文件34。在盘转过一整圈时，盘电机会提供一个同步信号或是称为“每圈脉冲”(PPR)信号。接收到PPR信号，写入程序就会依次切换到下一通道比特数据文件36以写入副轨迹52，在图2中用箭头“PPR”代表。该程序一直进行到写完第一整圈所有五个副轨迹50到58。此后在对母盘写入下一圈宽轨迹48之前要产生一个空的防护带。
图2的数据结构容易对具有不同数量同步副轨迹的宽轨迹按比例调整。
单个通道比特数据文件34到47是由整数个信息帧构成的。每个文件包含在各自所需的半径上能够填满盘的一整圈的最大数量的信息帧。
图3表示按照本发明构建通道比特数据文件的方法的一个实施例的流程图。该方法从步骤S10开始。在可选的步骤S12和S14获得所要使用的盘格式和母盘制作模式。例如可以通过评估由操作人员输入的数据获得。然而，盘格式和母盘制作模式可能是固定的，那就不必执行步骤S12和S14而该方法可以从步骤S10跳到步骤S16。
在步骤S16将一个轨迹索引n设置成数值1，在步骤S18和S20确定轨迹n的容量和轨迹n将包含的帧数。如果轨迹的容量对n的所有数值都是相同的，就可以省去步骤S18和S20。由盘格式单元确定通道比特数据文件构建装置中的轨迹容量。在步骤S22获得轨迹n的通道比特数据，并且在步骤S24中用来构建轨迹n的通道比特数据文件。刚刚产生的通道比特数据文件在步骤S26中被存入通道比特数据存储器。在步骤S28检查所有通道比特数据是否已经完成分割。如果是，该方法的流程就分支到步骤S30，结束该算法的运算。
如果仍然有要分配给新的通道比特数据文件的通道比特数据，就执行步骤S32将轨迹索引值递增1。算法从步骤S32分支回到步骤S18或是可选地在下一轨迹的容量已知时分支回到步骤S22。在图3中用连接各个方法步骤的虚线箭头表示从步骤S16到步骤S22以及从步骤S32到步骤S22的跳跃。
图4是体现本发明向母盘写入数据标记的装置的最佳实施例的一种母盘制作机器的简化框图。
母盘制作装置60包括采取盘支架62形式的盘保持单元，它围绕由虚线指示的轴64转动。盘支架的旋转运动由盘电机66驱动。围绕轴64旋转的角度相位由一个角位置控制单元67来监测。写入单元68包括写入头70，径向平移台72，和聚焦台74形式的写入光束聚焦单元。用一个锥形76表示由写入头70产生的写入光束。
母盘制作机器60还包含一个写入控制单元78，它连接到盘电机66，角位置控制单元67，写入头70，和一个通道比特数据存储器80。和图2中一样用图形表示一个通道比特数据文件组82。
在操作中将一个母盘基板定位在盘支架62上。写入控制单元78向盘电机66提供控制信号按预定的恒定角速度旋转盘支架62。集成在盘电机66中的角位置控制单元周期性提供PPR信号，该信号指示已经相对于一个角参考位置通常也就是写入操作的起点旋转了一整圈。
写入控制单元78还指示通道数据存储器80打开组82的第一通道比特数据文件并在其输出提供所含的通道比特数据值。写入控制单元78用从通道数据存储器80接收的通道比特数据产生强度控制信号，并将强度控制信号提供给写入头70。写入头70从写入控制单元78接收强度控制信号，并且相应地控制写入光束76的强度在盘上产生数据标记。在调制写入光束强度的同时按双箭头R所示在径向上移动写入头。写入头70的径向运动的大致方向是从转轴64向外。然而，为了按预定的副螺旋节距和预定的元螺旋轨迹节距产生由多个平行共面副螺旋构成的元螺旋数据图形，写入控制单元控制平移台执行锯齿形运动，如以上参见本发明的另一实施例所述。写入头70和平移台72交换信号控制和维持由写入光束76在盘上形成的光束点的正确径向位置。
写入头70与盘面的距离由聚焦控制单元74控制，通过驱动一个聚焦驱动器(未表示)调节写入光束点在盘上的尺寸。写入头70包含由聚焦驱动器驱动的聚焦光学器件，驱动器从聚焦控制单原74接收控制信号。
若需要在盘上产生防护带，写入控制单元78就将盘上的写入光束点的强度从适合写入数据标记的高电平切换到不能写入数据标记的低电平。然而，写入光束76的强度被维持在足够高，使得写入头70所包含的一个聚焦控制检测器(未表示)能够接收写入光束点的反射强度部分，以便聚焦控制单元74保持写入光束点聚焦。
写入控制单元78按照从盘电机66接收的每个PPR信号从通道比特数据文件切换到通道比特数据文件，直至组82中所含的所有通道比特数据文件都被写入盘中。
在盘上产生防护带的过程中，写入控制单元78驱动盘电机66调节盘支架的旋转运动角速度以适应写入光束点在盘上的径向位置变化，使得写入光束点在盘上的线速度保持接近恒定。
这样，母盘制作装置60就能产生二维数据图形，其中在整个母盘上使相邻副轨迹中的数据标记精确地相互对准。
图4的母盘制作机器的结构也可应用于适合向具有相变介质的盘写入的用户盘驱动器。
图5表示一种通道比特数据文件构建装置的简化框图。装置84有输入单元86，盘格式单元88，分割单元90和通道比特数据存储器92。
输入单元86具有连接到外部数据源(未表示)的数据输入和将输入单元连接到盘格式单元88和分割单元90的数据选择和输送单元(未表示)。
分割单元90有缓冲存储器(未表示)为接收的通道数据比特值和接收的盘格式数据提供中间存储容量。
在操作中，从外部数据源接收的通道比特数据序列被提供给分割单元90。从外部数据源接收的指示盘格式的控制信号和其他所需的诸如写入光束的初始径向位置等母盘制作参数同样由输入单元86接收并且提供给盘格式单元88。
例如假定这些控制信号包含产生具有元螺旋数据轨迹(具有给定轨迹节距并具有一定数量的具有给定副轨迹节距的平行副螺旋形式的副轨迹)形式的数据图形的母盘的指令，盘格式单元88按照在盘上存储接收的通道比特数据流所需的存储容量提供许多整圈副轨迹各自的存储容量值。
分割单元90根据接收的通道比特数据值流构建有序的一组通道比特数据文件96到108。每个通道比特数据文件包含整数个数据帧，每一帧具有预定数量的通道比特值。数据帧的数量对应着存储容量，忽略对应着小于一帧大小的剩余容量。序列中的下一通道比特数据文件在前一个文件结束处继续通道比特数据值的流。根据分割单元的具体设计，可以顺序地或并行地构建通道比特数据文件96到108。分割单元90将所有通道比特数据文件写入通道比特数据存储器92。为了产生防护带，所有通道比特数据被设置为“1”，对应着形成坑或孔而不是脊。同时存储在通道比特数据文件强度值中包含的第二通道被存储用来控制写入光束的强度。为了产生防护带，要将强度通道值设置成产生低光束强度的值，由此不会产生数据标记。本实施例的优点在于盘上的写入光束仍然产生足够强度的反射以保持写入光束聚焦。注意在图6的实施例中还会进一步解释。在图4所示的母盘制作机器60中可以包含通道比特数据文件构建装置84替代通道比特数据存储器80。
图6表示图4中母盘制作机器60的一个具体实施例的写控制单元78的某些功能性部件的简化框图，能够实施产生一个防护带的所述方法并且维持写入光束聚焦。格式发生器110被连接到通道比特数据存储器80和提供PPR信号的盘电机66。在实验室应用中，也可以用自动波形发生器(AWG)替代格式发生器。格式发生器110由接收的通道比特数据值产生控制信号。控制信号被提供给调制单元112并发送给写入头70，写入头产生的写入光束76在盘面上形成写入光束点(参见图4)。
格式发生器具有提供包含在所述第二通道比特数据文件中的强度值的第二输出。该强度值通过一个放大和反转元件116提供给强度控制器114。注意放大和反转元件116专用于设置条件，在其他设置中可能不是必要的。
在写入数据标记时，强度控制器114从格式发生器110接收“高”强度值并为写入头70产生相应的控制信号。当要产生防护带时，强度控制器从格式发生器110接收“低”强度值并产生相应的控制信号使写入头70产生的光束点强度维持较低。光束点强度被选择在足够低而不产生任何数据标记，而又足够高以便从盘上的光束反射获得聚焦光束。
图7和8表示用按照图4和6的实施例组合而成的母盘制作机器生产的母盘的扫描电子显微图片。图7的显微图是按放大40000倍获得的，一个放大条表示2微米的长度。显微图显示出三个宽垂直结构120，122和124，各自形成数据标记的宽轨迹，其在灰色背景上显示为暗点。每个轨迹从左到右有七个副轨迹。轨迹之间的空白区126和128是防护带。仔细看三个轨迹120到124的数据图形显示出它们在母盘的不同径向位置上精确地复制出相同的数据图形。图8表示按放大80000倍获得的单一宽轨迹130的显微图。放大条132表示1微米的长度。轨迹130从左到右包含11个副轨迹，数据标记按蜂巢图形交互布置。该显微图显示出相邻轨迹的数据标记是精确对准的。
注意本发明不限于生产按轨迹布置的二维数据图形的盘。用本发明的方法和装置产生的这种数据图形还可以用于为任何光盘开发复制保护系统，或是使光盘驱动器能够在任何光盘上烧制标签。
权利要求
1.一种用于从通道比特值序列构建通道比特数据文件(34-47，96-108)的装置(84)，该通道比特值序列沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿着至少一个由两个或多个平行的同心或螺旋副轨迹(50-58)构成的同心或螺旋元轨迹(48，120-124，130)被写入光盘或主盘，该装置包括适合接收通道比特值序列的输入单元(86)，盘格式单元(88)，适合在其输出提供盘格式数据，该盘格式数据包含分配给盘上的至少一个数据轨迹或副轨迹(50-58)的一组有序的预定角度部分的存储容量值，每个角度部分在各自的一个预定径向位置上或者对于螺旋而言在径向位置的各预定间隔上覆盖盘的一整圈或者其一部分，连接到盘格式单元(88)和输入单元(86)的分割单元(90)，适合将接收的通道比特值序列分割成与由盘格式数据限定的该组角度部分相对应的一组(32、82、94)有序的通道比特数据文件(34-47，96-108)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中分割单元(90)适合为各个通道比特数据文件(34-47，96-108)各自分配通道比特值序列的一部分，按照各个角度部分的存储容量选择该序列的长度。
3.根据权利要求1所述的装置，包括连接到分割单元(90)的通道比特数据存储器(92)，其中分割单元(90)适合在通道比特数据存储器中存储该组有序的通道比特数据文件(34-47，96-108)。
4.一种用于从通道比特值序列构建通道比特数据文件(34-47，96-108)的方法，该通道比特值序列沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿着至少一个由两个或者多个平行的同心或螺旋副轨迹(50-58)构成的同心或螺旋元轨迹(48，120-124，130)被写入光盘或主盘，该方法包括以下步骤将通道比特值序列分割(S18-S24)成两个或者更多通道比特数据文件(34-47，96-108)的有序组(32，82，94)，其中每个通道比特数据文件(34-47，96-108)各自包含该通道比特值序列的一部分，选择(S18)该部分的长度适合在盘上至少一个数据轨迹或副轨迹中的各自分配角度部分的存储容量，每个角度部分在各自的一个预定径向位置上或者对于螺旋而言在径向位置的各预定间隔上覆盖盘的一整圈或是其一部分。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通道比特数据文件(34-47，96-108)构造为(S20，S24)包含各自的整数个信息帧，每个信息帧包含预定数量的通道比特值，并且其中各自数量的信息帧是各自分配的数据轨迹角度部分的存储容量所允许的最大数量的信息帧。
6.一种通道比特数据存储器(30，80，92)，包括一组通道比特数据文件(34-47，96-108)，每个通道比特数据文件各自包含通道比特值序列的一部分，该通道比特值序列沿着一个或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿着至少一个由两个或者多个平行的同心或螺旋副轨迹(50-58)构成的同心或螺旋元轨迹(48，120-124，130)被写入光盘或主盘，其中通道比特值序列各部分的长度取决于单个数据轨迹中各个所分配的角度部分的存储容量，该单个数据轨迹在各自的一个预定径向位置或者在径向位置的各预定间隔上覆盖盘的一整圈或是其一部分。
7.一种装置(60)，用于沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿着至少一个由两个或者多个平行螺旋副轨迹(50-58)构成的同心或螺旋元轨迹(48，120-124，130)对光盘或主盘写入数据标记，包括盘保持单元(62)，旋转单元(66)，适于驱动被盘保持单元(62)保持的盘和盘面上的至少一个写入光束点(76)相对于彼此的转动，平移单元(72)，适于驱动被盘保持单元(62)保持的盘和盘面上的至少一个写入光束点(76)相对于彼此的径向运动(R)，连接到旋转单元的角位置控制单元(67)，适于周期性提供由旋转运动获得并且指示每个光束点在旋转运动中已经通过了一整圈或是其一部分的角位置信号(PPR)，写入单元(70)，适于产生具有调制强度的写入光束(76)，并且将写入光束点聚焦在由盘保持单元(62)定位的盘上，根据权利要求1至3之一所述的用于构建通道比特数据文件的装置(84)或者根据权利要求6所述的通道比特数据存储器(30、80、92)，连接到写入单元(70)、角位置控制单元(67)和用于构建通道比特数据文件的装置或通道比特数据存储器的写控制单元(78)，其适于按照轮到顺序的各个通道比特数据文件(34-47，96-108)中所含的通道比特值序列来控制和调制写入光束(76)的强度，并且随着从角位置控制单元(67)接收的每个角位置信号(PPR)切换到顺序中的下一个不同通道比特数据文件(34-47，96-108)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中写入单元(70)适于产生单个写入光束(76)。
9.根据权利要求7所述的装置，其中写入单元适于产生两个或多个写入光束。
10.根据权利要求9所述的装置，其中写控制单元(78)还适于将各个通道比特数据文件(34-47，96-108)分配给各个写入光束点，并且按照各个通道比特数据文件并行控制所有写入光束点的强度。
11.根据权利要求7所述的装置，包括聚焦控制检测器，其设置为并且适于检测来自由盘保持单元保持的盘的写入光束点(76)的反射强度部分，并且提供指示反射光的检测强度的聚焦信号，带有聚焦光学器件(70)和聚焦驱动器(74)的写入光束聚焦单元，该聚焦驱动器连接到聚焦光学器件，并且适于移动聚焦光学器件以改变写入光束点在盘上的大小，和聚焦控制单元，适于根据聚焦信号驱动聚焦驱动器，使盘上的写入光束点尺寸最小，其中写控制单元(78)适于在第一和第二强度水平之间切换盘上的写入光束点(76)的强度，第一强度水平高到足以在盘上写入数据标记，而第二强度低到不能在盘上写入数据标记但又高到足以使聚焦检测器检测到写入光束点的反射部分。
12.根据权利要求7或11所述的装置，其中写控制单元(78)还连接到旋转单元(66)并且适于在向盘上写入数据标记时维持各恒定角速度的旋转运动，并且当不在盘上写入数据标记或者写入光束的强度切换到第二强度水平时调节角速度，以随着变化的径向位置将写入光束点在盘上的线性速度维持在恒定或接近恒定。
13.一种方法，用于沿着一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿着至少一个由两个或多个平行的同心或螺旋副轨迹(50-58)构成的同心或螺旋元轨迹(48，120-124，130)，在光盘或母盘上写入代表通道比特值序列的数据标记，包括以下步骤将通道比特值序列分割(S18-S24)成两个或者多个通道比特数据文件(34-47，96-108)的有序组(32，82，94)，提供盘与盘上的至少一个写入光束点(76)相对于彼此的周期性旋转运动(64)和径向运动(R)，以沿着至少一个数据轨迹或副轨迹引导各个写入光束点，周期性提供一个由旋转运动(64)获得并且指示完成了旋转运动的一整圈或是其预定部分的角位置信号(PPR)，随着每个角位置信号(PPR)而切换到顺序中的下一通道比特数据文件(34-47，96-108)，并且将其中包含的通道比特值序列的各个部分写入到盘上，其中在分割步骤(S18-S24)中确定(S18)由各个通道比特数据文件包含的通道比特值序列的各个部分的长度，使得在两个连续的角位置信号(PPR)之间将通道比特数据文件(34-47，96-108)中所含通道比特值序列的完整的各个部分写入到盘上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中由连接到产生旋转运动的旋转单元(66)的角位置控制单元(67)提供周期性角位置信号(PPR)。
15.根据权利要求13所述的方法，包括周期性地沿着至少一个数据轨迹或副轨迹在盘的至少一整圈上产生没有数据标记的防护带的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中借助从写入光束获得的聚焦光束控制写入光束点的聚焦，并且其中防护带通过将写入光束点在盘上的强度切换成低到足以不写入数据标记但又高到足以控制写入光束点在盘上聚焦的水平而产生。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中在盘上写入数据标记时旋转运动具有恒定角速度，并且在产生防护带时角速度被调节，以随着变化的径向位置将写入光束点在盘上的线速度维持在接近恒定。
18.根据权利要求13所述的方法，其中通过单个写入光束点(76)在盘上写入数据标记。
19.根据权利要求13所述的方法，其中沿着两个或多个平行数据轨迹以二维同心或螺旋结构布置数据标记，其中通过多个写入光束点在盘上写入数据标记，该写入光束点的数量小于或等于数据轨迹的数量，并且其中在每个角位置信号之后将数量等于写入光束点数量的通道比特数据文件的通道比特值并行写入数据轨迹。
全文摘要
公开了方法和装置，用于沿一或多个同心或螺旋数据轨迹或者沿由两个或多个平行的同心或螺旋副轨迹构成的至少一个同心或螺旋元轨迹，在光盘或母盘上写入代表通道比特值序列的数据标记。该方法包括以下步骤将通道比特值序列分割成两个或者多个通道比特数据文件的有序组；提供盘与盘上的至少一个写入光束点相对于彼此的周期性旋转运动和径向运动，以沿着至少一个数据轨迹或副轨迹引导各个写入光束点；周期性提供一个由旋转运动获得并且指示完成了旋转运动的一整圈或是其预定部分的角位置信号；随着每个角位置信号而切换到顺序中的下一通道比特数据文件，并且将其中包含的通道比特值序列的各个部分写入到盘上。按照本发明的方法，在分割步骤中确定由各个通道比特数据文件包含的通道比特值序列的各个部分的长度，使得在两个连续的角位置信号之间将通道比特数据文件中所含通道比特值序列的完整的各个部分写入到盘上。该方法能够提高数据标记对准的精度，特别适用于同步盘上的二维数据图形。还公开了由通道比特值序列构建通道比特数据文件的方法和装置，以及通道比特数据存储器。
文档编号G11B7/26GK101040327SQ200580034422
公开日2007年9月19日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年10月8日
发明者M·I·博法, J·H·M·内泽恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司