专利名称：具有2d数据轨道并且具有存储非内容信息的防护带的光盘存储器及其读取设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及携带N(N＞1)比特行的元轨道(meta-track)的存储介质，两个相邻的元轨道由被称为防护带比特行的至少一比特行的防护带隔开。
本发明还涉及用于读取存储介质的设备，该介质携带N(N＞1)比特行的元轨道的存储介质，两个相邻的元轨道由被称为防护带比特行的至少一比特行的防护带分隔开。
本发明应用于二维光学存储器，例如二维蓝光(Blu-Ray)盘。
背景技术：
M.J.Coene在文献“Two-dimensional Optical Storage”，Optical Data Storage May 11-14，2003 Hyatt Regency Vancouver，BC Canada中提出了二维光学存储的原理。如该文献中所解释的，2D盘的格式基于由多个平行的比特行组成的宽螺旋，这些比特行以产生2D密排栅格这样的方式在径向上相互对准。该栅格可以具有不同的形式。然而，六边形栅格提供了较高的聚集率(packing fraction)。一个空比特行的防护带位于宽螺旋的相邻圈之间。
写在盘上的信道比特具有岸台类型(比特“0”)或凹坑类型(比特“1”)。栅格中的物理比特单元同每个比特相关联。关于岸台比特的比特单元是在岸台平面处均匀的平坦区域。通过在比特单元的中心处制作凹坑洞实现凹坑比特。
通过使用单一激光源实现了并行读出，该单一激光源穿过衍射光栅，其产生了扫描宽螺旋的全宽度的激光光斑阵列。来自每个激光光斑的光通过盘上的2D图案被衍射，并且在产生多个高频信号波形的多分区光电检测器上被检测到。该组波形用作用于2D信号处理的输入。
从光电检测器到被检测比特的信号处理路径包括模数转换、预滤波、信号对准、均衡、采样率转换和最终的比特检测。如可由该文献的图2看到的，所需用于控制采样率转换器的时序信息提取自宽螺旋所携带的内容数据。
本发明提出了用于该文献中所描述的类型的二维光学存储器的改进方案。
发明概述根据本发明的存储介质在权利要求1到3中定义。根据本发明的用于读取存储介质的设备在权利要求4到8中定义。
根据本发明，非内容信息存储在防护带中，其将两个元轨道(即宽螺旋的两个360°的圈)隔开。该非内容信息包括时钟数据和/或所需用于控制存储介质的读/写操作的控制数据。例如，控制数据包括用于控制存储介质的旋转速度的速度控制数据、用于定义存储介质上的扇区的扇区标识、用于导航内容的地址信息、数字权利管理信息等。
优选地，防护带中携带的信号应保持是相对有规则的。时钟数据具有规则的高频模式。为了使防护带中携带的信号的规则性不被破坏，并且为了协助区分控制数据和由元轨道携带的内容数据，控制数据优选地是低频数据。当时钟数据和控制数据均存储在防护带中时，通过控制数据调制时钟数据，例如对时钟数据进行相位调制或幅度调制。
根据本发明的用于读取该存储介质的设备包括-光学单元，用于生成至少N个光斑，接收至少N个反射光斑，并且生成至少N个模拟信号，每个模拟信号同其中一个所述反射光斑相关联，以便于并行读取元轨道和同所述元轨道相邻的防护带比特行，和-用于处理至少N个所述模拟信号的装置，以便于恢复存储在所述元轨道中的内容信息和存储在所述相邻的防护带比特行中的非内容信息。
光学单元生成的光斑的数目依赖于实现方案。如果仅使用N个光斑，则防护带携带的非内容信息由第N个反射光斑(通常被称为读出光斑)得到。可替换地，可以使用额外的光斑，用于读取防护带比特行。为了设计简化，优选的是，添加不止一个额外的光斑。在该情况中，不需要N+1个必需的反射光斑以上的反射光斑来实现本发明。
处理装置的结构依赖于防护带中携带的非内容信息的属性。
当非内容信息包括时钟数据时，处理装置包括-模数转换器，用于接收至少N个所述模拟信号，并且生成至少N个数字信号，-锁相环电路，用于接收其中一个所述数字信号，其同至少部分由所述防护带比特行反射的光斑相关联，由此所述数字信号携带所述非内容信息，并且用于从其生成时钟校正信号，-采样率转换器，其由所述时钟校正信号控制，用于接收N个所述数字信号，并且用于生成N个校正的数字信号，-第一检测电路，用于接收所述N个校正数字信号，并且从其得到对应于所述内容信息的N比特序列。
模数转换器由本地时钟控制，由此模数转换器生成的数字信号由采样率转换器进行相位校正。在该实施例中，采样率转换器由锁相环电路通过防护带中携带的时钟信号所生成的时钟校正信号来控制。
防护带中的时钟数据的频率(在下面的描述中被称为导频频率)可以等于本地时钟频率。然而，这不是必需的。当导频频率不同于本地时钟频率时，锁相环电路进行频率适应。有利地，导频频率被选择为等于该系统中出现的最高可能频率(其依赖于栅格的形式)，但是将保持低于光学单元的截止频率。
在防护带中存储时钟数据是实现比特时钟速率恢复的非常简单和有效的方法，特别是在2D存储系统中，其中元轨道的比特行之间的符号间干扰非常之高，以至于使用传统的过零时钟恢复方法将导致非常复杂的信号处理。
当非内容信息除了时钟数据以外还包括控制数据时，该处理装置进一步包括第二检测电路，用于接收所述时钟校正信号，并且从其得到对应于所述控制数据的比特序列。
当非内容信息包括除了时钟数据以外的控制数据时，该处理装置包括-模数转换器，用于接收至少N个所述模拟数据，并且生成至少N个数字信号，-采样率转换器，用于接收所述至少N个数字信号，并且用于生成至少N个校正数字信号，-检测电路，其包括a)用于接收N个校正数字信号并且从其得到参考信号以及对应于所述内容信息的N比特序列的装置，和b)用于接收一个校正数字信号的装置，该校正信号同至少部分由所述防护带比特行反射的光斑相关联，由此所述校正数字信号携带所述控制数据，并且从其得到对应于所述控制数据的比特序列，-时间恢复电路，用于接收所述参考信号和至少部分所述N个校正数字信号，并且用于生成用于控制所述采样率转换器的时间校正信号。
当防护带中不存在时钟数据时，通过经典方式从内容数据中提取用于控制采样率转换器的时序信息。通过相同的电路对携带控制数据的信号和携带内容信息的信号进行并行处理。
在防护带中存储控制数据是目前在某些1D存储系统中使用的轨道摆动的所关注的替换方案。
通过参考下面的附图进一步描述本发明的这些和其他的方面图1是根据本发明的存储介质的示意性表示，图2和图3是图1的存储介质的一部分的详细示图，图4是根据本发明的用于读取参考图1到3描述的类型的存储介质的设备的一般图示，图5是图4的设备的实施例的第一示例，图6是图4的设备的实施例的第二示例，图7是图4的设备的实施例的第三示例。
具体实施例方式
图1示出了存储介质1。图2和图3分别以第一和第二较大比例示出了存储介质1的部分2。存储介质1是具有元轨道Ti的盘，该元轨道Ti形成了每个360°圈的螺旋线3。如图3所示，每个元轨道Ti包括N个平行的比特行R1，...，RN，其以这样的方式在径向上相互对准，即产生了2D密排六边形栅格。栅格中的物理六边形比特单元同每个比特Bj(j＝1到N)相关联。一比特行RN+1的防护带Gi位于螺旋3的相邻圈Ti和Ti+1之间。元轨道携带内容信息(例如音频数据和/或视频数据和相关的应用程序数据)。
根据本发明，在盘的录制过程中携带非内容信息的信号存储在防护带Gi中。所述非内容信息包括时钟数据和/或控制数据。
这些轨道由通过透明基板(未示出)进入存储介质的辐射束4扫描。多个光源被用于并行地扫描由N比特行的元轨道Ti加上一比特行的相邻防护带Gi组成的N+1比特行。例如，多个光源包括单一的激光源和衍射光栅。衍射光栅必须产生至少N个光斑。优选地，衍射光栅产生了至少N+1个光斑，第N+1个光斑专门用于所述防护带比特行的读取。
在使用N个光斑时，第N个光斑被用于扫描外部比特行RN和防护带比特行RN+1。在该情况中，符号间干扰使信号劣化，但是如通过参考图5所将更加详细描述的，性能仍是可接受的。在需要时，通过使用N+1个光斑可以获得更好的性能。在使用光栅由单一的激光源生成多个光斑时，这意味着修改现有技术的光栅设计。在修改光栅设计时，可以更容易地添加不止一个光斑。如果光栅生成多于N+1个光斑，则不需要高出的光斑用于实现本发明。因此可以将它们忽略。
图4示出了根据本发明的设备的一般性示意性框图。图4的设备包括光学单元10，其具有单一的激光源11和光栅12，用于生成N个光斑。N个反射光斑由光学单元10接收并且由光电检测器13检测。光电检测器13生成N个模拟信号A1，...，AN，每个模拟信号同其中一个反射光斑相关联。N个模拟信号A1，...，AN被转发到信号处理单元14。光电检测器13还生成一个或多个伺服控制信号Sk，其被转发到伺服控制电路15。伺服控制电路15控制光学单元10。信号处理单元14输出对应于由元轨道携带的内容信息的N比特序列Q1，...，QN，并且任选地输出对应于由防护带携带的控制数据的一比特序列QN+1。N比特序列Q1，...，QN被转发到呈现单元16，其将内容呈现给用户。
任选的比特序列QN+1的目标依赖于控制数据的属性。在图4中，比特序列QN+1被转发到处理器18。依赖于控制数据的属性，处理器18可以生成针对呈现单元16和/或针对负责旋转盘1的马达单元19的控制信号。例如，当控制数据包括速度控制数据时，处理器18生成针对马达单元19的控制信号。当控制数据包括扇区标识和/或寻址信息时，处理器18生成针对呈现单元16的控制信号。图4中的箭头20表示将内容向用户传递。箭头22表示用户输入，例如屏显菜单中的选择。箭头24表示在用户输入后由呈现单元16发送到伺服控制电路15的控制信号。
图4中虚线表示的元件是任选的元件。由于可从下面的描述中显而意见，在本发明的一些实施例中省略了所述任选元件。
图5示出了在非内容信息仅包括时钟数据时使用的处理器14的第一实施例。在该示例中，光学单元10仅生成N个模拟信号。本领域的技术人员可由图5容易地得到具有专门用于读取防护带的附加光斑(以及因此N+1个输入模拟信号)的实施例。
在图5中，处理单元14接收N个模拟信号A1，...，AN。模拟信号A1，...，AN被输入到本地时钟CL工作的模数转换器30。由模数转换器30生成的N个数字信号D1，...，DN被转发到采样率转换器32。第N个数字信号DN还被转发到锁相环电路33(任选地在通过了用于带通滤波的预滤波器34之后)。采样率转换器32由锁相环电路33传递的时钟校正信号Cc控制。采样率转换器32输出N个相位校正的数字信号D’1，...，D’N，其被转发到第一判决电路36。第一判决电路36传递N比特序列Q1，...，QN。例如，第一判决电路36是最大似然检测器，优选地是Viterbi检测器。
任选的预滤波器用于在数字信号DN被传递到锁相环电路33之前对其进行清理。由于时钟信号在频率间隔中被非常好地本地化，通过在锁相环电路33上游使用带通滤波器可以移除大部分不需要的信号。然而，应当注意，锁相环电路本身是非常有效的带通滤波器，并且因此在锁相环电路上游使用预滤波器不是强制性的。
当仅有N个模拟信号可用时，符号间干扰(来自相邻比特行的数据串扰)使得用于生成时钟校正信号的数字信号DN劣化。然而，锁相环电路33具有固有的带通滤波能力，由此来自相邻比特行的高频数据将被滤除。这就是仅使用N个模拟信号所获得的性能是可接受的原因。
图6示出了在非内容信息包括时钟数据和控制数据时使用的处理单元14的第二实施例。在该示例中，光学单元10生成N+1个模拟信号，这些模拟信号中的一个(AN+1)专门用于读取防护带。本领域的技术人员可由图6容易地得到仅具有N个光斑的实施例。
在图6中，附加的模拟信号AN+1被输入到模数转换器30，并且模数转换器30由该附加模拟信号AN+1生成附加数字信号DN+1。该数字信号DN+1被输入到预滤波器34并且被转发到锁相环电路33。锁相环电路32生成的时钟校正信号被转发到第二检测电路39。第二判决电路39输出对应于防护带所携带的控制数据的比特序列QN+1。
判决电路39的属性依赖于用于调制防护带中的时钟数据的调制类型。例如，如果利用控制数据对时钟数据进行幅度调制，则第二判决电路39被设计为监视时钟校正信号Cc的幅度，以便于恢复控制数据。如果利用控制数据对时钟数据进行相位调制，则第二判决电路39被设计为监视时钟校正信号Cc的相位，以便于恢复控制数据。这些示例不是限制性的。也可以使用其他的方案。
图7示出了在非内容信息仅包括控制数据时使用的处理单元14的第三实施例。在该示例中，光学单元10生成N+1个模拟信号。本领域的技术人员可由图7容易地得到仅使用N个模拟信号的实施例，其中比特序列QN+1由模拟信号AN得到。
在图7中，相位校正的数字信号D’1到D’N+1被输入到判决电路48。判决电路48具有与判决电路36相同的类型。判决电路48生成比特序列Q1到QN+1。判决电路48还生成表示信道的理想响应(判决电路假设某一理想响应)的参考信号CR。该参考信号由比特序列Q1，...，QN+1中的至少一个以及信道的假设理想响应得到。参考信号CR输入到时间恢复电路50。时间恢复电路50还接收由这些校正的数字信号D’1，...，D’N组成的实际信号CM，这些校正的数字信号同用于得到参考信号CR的比特序列Q1，...，QN相关联。时间恢复电路50得到误差信号(等于参考信号和实际信号之间的差)并且生成使误差信号最小化的时间校正信号Cc(这可以通过如W.M.Bergmans在“Digital BasebandTransmission and Recording”，Kluwer Acamedi Publishers，1996一书中的章节10.6和10.7中描述的迫零环路或MMSE环路来实现)。该时间校正信号Cc用于控制采样率转换器32。
图4、5、6和8的示意图仅示出了用于完整理解本发明所必需的元件。实际上可能需要这些图中未示出的其他元件用于正确的操作。例如，除了上文描述的元件以外，信号处理路径通常还包括均衡器，增益和DC补偿环路、抗混叠滤波器...
对于上文描述的存储介质和设备，可以在不偏离本发明的范围前提下提出修改方案或改进方案。因此本发明不限于所提供的示例。
特别地，本发明不限于使用同衍射光栅相关联的单一激光源。可以使用其他类型的多光源，例如激光器阵列或者光纤配置。
动词“包括”及其在正文和权利要求中的变化形式的使用不排除存在有所列出装置和步骤以外的其他装置和步骤。
用于指定元件的冠词“一个”的使用不排除存在多个该元件。
权利要求
1.一种存储介质，其携带存储内容信息的N(N＞1)比特行的元轨道，两个相邻的元轨道由被称为防护带比特行的至少一比特行的防护带隔开，该至少一个防护带比特行存储非内容信息。
2.权利要求1的存储介质，其中所述非内容信息包括时钟数据，用于从所述存储介质中读取所述内容信息。
3.权利要求1或2中的一个的存储介质，其中所述非内容信息包括控制数据，用于从所述存储介质读取内容信息/向所述存储介质写入内容信息。
4.一种用于读取存储介质的设备，该存储介质携带N(N＞1)比特行的元轨道，两个相邻的元轨道由被称为防护带比特行的至少一比特行的防护带隔开，所述设备包括-光学单元，用于生成至少N个光斑，接收至少N个反射光斑，并且生成每个同所述反射光斑中的一个相关联的至少N个模拟信号，以便于并行读取元轨道和同所述元轨道相邻的防护带比特行，-用于处理至少N个所述模拟信号的装置，以便于恢复存储在所述元轨道中的内容信息和存储在所述相邻的防护带比特行中的非内容信息。
5.权利要求4的设备，其中所述非内容信息包括时钟数据，所述处理装置包括-模数转换器，用于接收至少N个所述模拟信号，并且生成至少N个数字信号，-锁相环电路，用于接收其中一个所述数字信号，其同至少部分由所述防护带比特行反射的光斑相关联，由此所述数字信号携带所述非内容信息，并且用于从其生成时钟校正信号，-采样率转换器，由所述时钟校正信号控制，用于接收N个所述数字信号，并且用于生成N个校正的数字信号，-第一检测电路，用于接收所述N个校正数字信号，并且用于传递对应于所述内容信息的N比特序列。
6.权利要求5的设备，所述非内容信息包括控制数据，所述处理装置进一步包括第二检测电路，用于接收所述时钟校正信号，并且从其得到对应于所述控制数据的比特序列。
7.权利要求5或6的设备，其中所述光学单元被设计用于生成专门用于读取所述防护带比特行的专用光斑，并且所述锁相环电路接收由所述专用光斑得到的数字信号。
8.权利要求4的设备，其中所述非内容信息包括除了时钟数据以外的控制数据，所述处理装置包括-模数转换器，用于接收至少N个所述模拟信号，并且生成至少N个数字信号，-采样率转换器，用于接收所述至少N个数字信号，并且用于生成至少N个校正的数字信号，-检测电路，其包括a)用于接收N个校正的数字信号并且从其得到参考信号以及对应于所述内容信息的N比特序列的装置，和b)用于接收一个校正的数字信号的装置，该校正的数字信号同至少部分由所述防护带比特行反射的光斑相关联，由此所述校正的数字信号携带所述控制数据，并且从其得到对应于所述控制数据的比特序列，-时间恢复电路，用于接收所述参考信号和至少部分所述N个校正的数字信号，并且用于生成用于控制所述采样率转换器的时间校正信号。
全文摘要
本发明申请一种携带N(N＞1)比特行元轨道的2D存储介质，两个相邻的元轨道由被称为防护带比特行的至少一比特行的防护带隔开。本发明提出将非内容信息存储在防护带比特行中。非内容信息是时钟数据和/或控制数据。
文档编号G11B7/14GK1890724SQ200480035935
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月25日 优先权日2003年12月2日
发明者T·W·塔克, C·T·H·F·利登鲍姆, A·M·范德李, C·布施 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司