已经有人提出一种顶面和凹槽记录方法作为大容量可重写光盘的 记录方法以提高记录密度，按照这种方法，数据记录在一般由螺旋形 引导槽形成的凹进部分(凹槽)和螺旋形引导槽之间的非凹进中间区 域(顶面)中。由于这种方法能够使具有给定槽间距的光盘上的记录 道之间的道间距减半，所以这种方法具有显著提高记录密度的效果。
在日本待审查专利申请(公开特许公报)S63-57859(1988-57859) 中介绍了一种常规的具有顶面-凹槽记录格式的光盘，并且仅以示例 的形式表示在图13中。如图13所示，凹槽94和顶面95均由切入光 盘基片的引导槽形成，然后在整个光盘表面形成记录层91。在凹槽94 和顶面95的记录层中都形成有连续的记录凹坑92。凹槽94和顶面95 分别构成光盘上的连续记录道。这种光盘的数据记录和再现是通过使 用光盘驱动装置的聚焦激光束点93扫描凹槽记录道或顶面记录道而 实现的。应当指出，采用这种常规的顶面-凹槽记录道格式，引导槽 在光盘上形成一条连续的螺旋槽。因此凹槽94和顶面95记录道分别 相连形成一条连续螺旋记录道。
需要指出，这种光盘格式被称为“双螺旋顶面-凹槽格式”或 DS-L/G格式，以便与下述的“单螺旋顶面-凹槽格式”或SS-L/G格 式区别开来。
图14中表示这种单螺旋顶面-凹槽格式。按照这种格式，一条单 螺旋线被分成多个凹槽记录道和多个顶面记录道，每一凹槽记录道分 别相当于光盘的一周，每一顶面记录道分别相当于光盘的一周，其中 所说顶面记录道位于所说凹槽记录道之间，所说凹槽记录道和顶面记 录道从光盘上形成的单螺旋线起点开始交替环绕直至单螺旋线末端。 例如在日本待审查专利申请(公开特许公报)H4-38633(1992-38633) 和日本待审查专利申请(公开特许公报)H6-274896(1994-274896) 中记载了具有单螺旋记录道格式的一种光盘，这种光盘具有如图10所 示的交替连续的凹槽记录道和顶面记录道。
这种单螺旋顶面-凹槽格式的突出优点在于，由于光盘上的记录 道是一条连续的记录道，所以非常适合于连续的数据记录和再现。这 在例如视频应用中是非常重要的，因为对于活动画面再现来说连续的 数据记录和再现是必需的。但是，如上所述，采用如图13所示的常规 双螺旋顶面-凹槽格式，顶面记录道和凹槽记录道形成分离的记录螺 旋线。所以，举例来说，为了从顶面记录道转换到凹槽记录道以连续 记录或再现，必须在光盘表面至少一个地方中断记录或再现以便从顶 面记录道进入凹槽记录道。当从凹槽记录道转换到顶面记录道以连续 记录和再现时也是如此。虽然通过例如设置缓存器能够避免记录或再 现的中断，但是这样做导致成本提高。使用上述的单螺旋顶面-凹槽 格式可以避免提高成本。
如在日本待审查专利申请(公开特许公报)H6-290465(1994- 290465)和日本待审查专利申请(公开特许公报)H7-57302(1995- 57302)中所记载的，在SS-L/G格式的光盘中需要检测交替的凹槽记 录道和顶面记录道之间的转换点，然后在检测到的转换点将跟踪伺服 极性变换到凹槽记录道或顶面记录道。
下面介绍采用常规的顶面-凹槽记录道格式形成光盘地址信号的 预先压印记录凹坑的方法。如图15所示，有三种已知的方法能够按照 常规的双螺旋顶面-凹槽格式形成预先压印的地址信号记录凹坑。
按照图15A所示的独立的顶面/凹槽寻址方法，为顶面记录道扇区 和凹槽记录道扇区指定唯一的扇区地址。如果地址信号记录凹坑的宽 度等于凹槽宽度，则这些记录凹坑就会与构成相邻记录道地址信号扇 区的记录凹坑相连接，从而无法进行地址信号检测。所以地址信号记 录凹坑宽度必须小于凹槽宽度，通常约为凹槽宽度的一半。
但是，如果在制作光盘原版过程中要连续地形成不同宽度的凹槽 和凹坑，则在切割形成预先压印凹坑和切割形成凹槽时就需要改变激 光束的直径。所以，需要用两束激光束来切割原版光盘，一束用于切 割凹槽，另一束用于切割凹坑。这要求高精度地对准激光束光点中心， 因为两束激光束光点中心的偏差会导致在再现地址信号凹坑和记录及 再现使用数据时激光束跟踪的偏差。这样就降低了再现的质量。更具 体地说，跟踪的偏差增大了误差率，降低了数据信号的可靠性。所以 需要精确地对准两束激光束，但是这个要求使得增加了制作原版光盘 的成本。
考虑到这些问题，使用一束激光束切割凹槽和凹坑从而使得地址 信号凹坑宽度基本等于凹槽宽度，如图15B和15C所示，的方法对于 精确度和光盘生产成本来说是可取的。
图15B所示的格式为日本待审查专利申请(公开特许公报)H6- 176404(1994-176404)中所记载的一种常规光盘的格式。这种格式采 用了一种公用顶面/凹槽寻址方案。预先压印的地址信号凹坑形成在一 对顶面记录道和凹槽记录道的大约中心位置，使得两条记录道可以用 同一地址信号凹坑进行寻址。
图15C所示格式为日本待审查专利申请(公开特许公报)H7- 110944(1995-110944)中所记载的一种常规光盘的格式。这种格式采 用独立的顶面和凹槽寻址方案，该方案使用偏移形成在与记录道平行 的一条直线上的预先压印凹坑为每一顶面记录道和每一凹槽记录道指 定独立的地址，使得相邻记录道的地址信号凹坑彼此不重叠。
在上述的顶面和凹槽记录方法中除了需要重视记录道格式和扇区 格式以外，还需要考虑伺服特性。
可记录光盘使用单光束光学系统作为提高光利用率的手段。按照 推挽式方法，这是这种系统的一个例子，当透镜在径向方向移动时会 产生传感器偏移的问题。激光束跟踪的偏移可能导致串扰和串消问 题，所以在高密度记录中是一个严重的问题。因此需要进行偏移校正 以消除任何光点跟踪偏移。人们已经研究出多种偏移校正方法。
使用在顶面和凹槽记录过程中插入地址信号的常规方法，不可能 实现对于单螺旋顶面-凹槽格式光盘进行激光束跟踪偏移校正所需的 特性。采用如图15B所示的公用顶面/凹槽寻址方法，例如，将凹坑仅 仅形成在一侧，从而仅仅在地址信号再现时才会增大激光束跟踪偏 移。此外，在如图15C所示的分立的顶面和凹槽寻址方法中不仅同样 存在这个问题，而且对于激光束跟踪偏移的检测也很困难。
在日本已审查专利申请(特开)H7-46430(1995-46430)中记载 了用于补偿在推挽跟踪伺服方法中产生的跟踪偏移的一种典型的常规 方法，这种方法就是所谓的“复合记录道摆动”方法。如该专利所述， 这种方法对于下述类型的光盘实施连续的推挽跟踪伺服控制，“在所 述光盘中沿一条预定记录道交替形成一个标题区和一个数据记录区， 所说标题区由横向偏移设置在特定位置的一个记录道中心一凹坑序列 构成，所说数据记录区由具有特定深度的预制凹槽构成。”在再现标题 区中的摆动凹坑序列时利用信号幅值的对称性，可以控制跟踪伺服， 使得从该凹坑序列再现的信号幅值相对于记录道中心的横向摆动在记 录道中心两侧是相同的，以补偿低频跟踪偏移。
这种技术对于插入标题区地址信号格式来说比图15所示的各种 方法都更加有效。
下面介绍与可重写光盘扇区格式相关的技术。
可重写光盘扇区格式的一个例子是一种ISO-标准的、双面记录容 量约为2千兆字节(2GB)的130毫米磁-光盘的扇区格式。这种扇区 格式是符合ISO-13842、“信息技术-扩展容量的可重写和只读130毫 米光盘盒”标准的。图16中示例性地表示了具有512字节使用数据区 的一个扇区的扇区格式。
在这个示例中，每个扇区包括一个包含地址信息的标题区和一个 数据记录区。标题区形成在顶面上比顶面较窄的预先格式化的压印凹 坑中，数据记录区形成在顶面上。每个记录扇区长度为799字节，包 括512字节的使用数据区。
标题区从其起点开始依序包括一个扇区标记SM、用于再现时钟同 步的一个单频模式区VFO1、用于在标题区再现过程中使字节同步的地 址标记区AM、和用于存储扇区地址信息的地址区Pid1，其中所说扇区 标记SM用于检测扇区起点，包括一个镜面和其长度在数据调制信号中 不出现的压印凹坑。然后重复依序排列的用于再现时钟同步的单频模 式区VFO2、用于在标题区再现过程中使字节同步的地址标记区AM、和 用于存储扇区地址信息的地址区Pid2，最后用结束调制的后同步信号 区PA作为预先格式化的标题区的结尾。
标题区中这些区域的长度分别为：扇区标记SM，8字节；VFO1， 26字节；地址标记AM，1字节；Pid1，5字节；VFO2，20字节；地址 标记AM，1字节；Pid2，5字节；和后同步(postamble)码PA，1字 节。应当指出，标题区中的两个单频模式区VFO中的第一个VFO1的长 度大于第二个VFO2的长度。
物理地址区Pid包括3字节的扇区地址信息和Pid数值，以及2 字节的地址误差检测代码。扇区地址根据写在第一字节和第二字节的 记录道地址计算出来，并且扇区地址写在第三字节的低6位上。
数据记录区从其起点开始依序包括其前后具有调节界限Gap的一 个激光功率调节区ALPC、用于使记录数据再现时钟同步的一个单频模 式区VFO3、用于在再现过程中使字节同步的一个同步标记Sync、一个 数据区Data、和用于吸收光盘旋转和时钟频率变化的一个缓存区 Buffer。应当指出，数据区Data包含写入该扇区的使用数据、用于误 差检测和校正的一个CRC(循环冗余校验码)、和用于从同步丧失中恢 复的一个再同步字节Resync。
数据记录区中的这些区域长度分别为：ALPC和Gap区，10字节； VFO3，27字节；Sync区，4字节；Data区，670字节；Buffer区，21 字节。应当指出，VFO3的长度大于标题区中的VFO1。
还应当指出，在这个标准中使用(1，7)调制代码，其中用格式 (d，k；m，n)表示的调制信号的代码参数为(1，7；2，3)。在(1，7)调制编 码中，最短的标记长度Tmin为(d+1)T，等于2T，最长的标记长度为 (k+1)T，等于8T。对于VFO1、VFO2、和VFO3使用2T模式，这是(1，7) 调制代码中具有最短长度的模式。调制信道位利用记录标记的边缘用 NRZI格式记录，使得数据由光盘上每个记录标记的前边缘和后边缘表 示。应当指出，这正是在本说明书所述的用于本发明的记录方法。
还应当指出，目前使用双螺旋或单螺旋记录记录道都还没有实现 顶面和凹槽记录方法，并且也还没有实现诸如常规磁-光盘扇区格式 的物理格式。
在设计可重写光盘的扇区格式时还需要考虑与用于数字视频应用 中的只读光盘的格式兼容。例如，如果要实现与在每个扇区中包含26 个同步帧，每个同步帧长度为93字节，即2418字节/扇区的只读数字 视盘(DVD)具有最大可能兼容性的扇区格式，至少要求可重写光盘中 的每个扇区具有这样的格式，在数据区中能够存储2418字节的使用数 据，包括标题区在内的扇区长度为93字节的整倍数。
采用顶面-凹槽记录记录道格式的常规光盘在记录和再现装置的 光学系统使用单光束进行跟踪时所产生的一个问题是跟踪传感器出现 偏差，同时在物镜中产生偏移。这使得利用记录的地址信号难以检测 跟踪偏差。
虽然对于采用单螺旋顶面-凹槽格式的光盘需要以高可靠度检测 顶面记录道与凹槽记录道之间的转换点，但是利用常规的将地址信号 记录在顶面-凹槽记录道格式光盘中的方法难以实现这样的高可靠度 检测。
同只读光盘一样，可重写光盘也是用于视频应用中。为了使再现 装置能够以最低的可能成本再现这两种类型的光盘，要求可重写光盘 的格式与只读光盘的格式兼容，使得在再现装置中能够使用最大可能 数量的公用再现电路单元。
所以在光盘物理格式中增加地址信息时需要确保地址信息的读出 可靠性和在相变媒体中所需的数据记录区长度。

考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种具有单螺旋顶面-凹 槽格式的光盘，从而可以根据扇区起点的地址信号准确地校正跟踪偏 差，并且能够准确地检测顶面记录道与凹槽记录道之间的转换点，本 发明还提供一种所说光盘的驱动装置。
本发明的另一个目的是提供其格式易于实现与只读光盘格式兼容 的一种光盘。
本发明的再一个目的是提供其物理格式能够提高数据重写操作的 可靠性和地址信息读取可靠性的一种光盘。
为了实现上述目的，根据本发明构成的一种光盘是这样构成的， 数据记录区由圆周状形成在光盘基片上的凹槽和形成在所说凹槽之间 的顶面构成，在所说数据记录区形成有一层相变记录膜用于记录信 息，所说记录信息是通过向所说记录膜发射由特定孔径NA的透镜聚焦 的具有特定波长λ的激光束，由所说相变记录膜的反射率的局部变化而 产生的记录标记的前边缘和后边缘实现的，通过将长度等于光盘一周 的多条凹槽记录道和长度等于光盘一周的多条顶面记录道交替相连形 成一条单螺旋记录道，凹槽记录道和顶面记录道之间的记录道间距为 p，其中p＜(λ/NA)＜2p。这些记录道包括整数个记录扇区，其中记 录扇区的长度足以存储写入只读光盘记录扇区的数据，是只读光盘同 步帧长度的整数倍，每个记录扇区包括一个镜像区，这只是一个简单 的镜面区，和一个用压印凹坑预先格式化的标题区，所说凹坑可以根 据径向差值信号检测出来，并且将这种信息表示为地址信息，其中至 少将记录在标题区中的地址信息用游程长度受限调制方法进行调制。
标题区包括记录四次的物理地址区PID。每个PID包含用于在再 现过程中同步时钟发生和时序检测的一个单频模式区VFO、用于开始检 测时序和在标题区再现过程中使字节同步的一个地址标记AM、用于保 存扇区地址信息的一个地址区Pid、一个用于存储地址误差检测码的一 个地址误差检测区IED、和用于结束调制的一个后同步码PA。如果将 这四个物理地址区从标题区中的第一个PID开始标记为PID1、PID2、 PID3、和PID4，PID1和PID2从凹槽记录道的记录道中心向外侧圆周 或内侧圆周偏移大约p/2，PID3和PID4从凹槽记录道的记录道中心向 内侧圆周或外侧圆周偏移大约p/2。
每个VFO中的记录标记的长度都大于这种调制方法中最短记录标 记的长度。此外，PID1和PID3中的VFO长度足以包含足够多记录标 记的边缘以锁定VFO中的再现时钟同步，PID2和PID4中的VFO长度 足以包含足够多记录标记的边缘以重复(reassert)VFO中的时钟同 步。PID1和PID3中的VFO区长度远大于PID2和PID4中的VFO区长 度。
地址标记AM的长度大于该调制方法中最长的记录标记的长度，并 且其长度足以包含在调制位序列中不出现的具有记录标记长度的多个 信道位模式。该Pid的长度至少应当足以识别许多能够存储超过上述 只读光盘记录容量的使用数据的记录扇区。IED的长度应使得能够利用 小于或等于特定速率的误差检测速率检测地址区Pid再现误差。后同 步码PA的长度至少应为该调制方法所需的长度，其长度应当使得能够 结束记录标记，镜像区长度大于该调制方法的最长记录标记的长度。
本发明的光盘还限定当激光束波长λ为650纳米和透镜孔径NA为 0.6时记录道间距p为0.74微米，所说调制方法的调制速率为8数据 位至16信道位，最短记录标记长度为3信道位，最长记录标记长度为 11信道位，并限定PID1和PID3中的VFO长度为36字节，PID2和PID4 中的VFO长度为8字节，地址标记AM长度为3字节，Pid长度为4字 节，IED长度为2字节，后同步码PA长度为1字节，镜像区长度为2 字节。
用于驱动本发明的光盘的一种光盘驱动装置还包括用于以特定线 速度旋转光盘的一个光盘电机、用于产生特定波长λ的激光束的一个激 光二极管、具有特定孔径NA的一个聚焦透镜、用于检测光盘反射光的 一个光电检测器、用于获得入射到所说光电检测器中总光量的和信号 的一个第一再现电路、和用于从入射到所说光电检测器的光信号中获 得沿径向的差值信号的一个第二再现电路。控制光盘电机的旋转速度 以驱动光盘以特定的线速度转动，利用孔径为NA的一个透镜将波长为 λ的激光束聚焦在光盘基片的数据记录区上，并在信息再现过程中将发 射的激光功率控制在特定的再现功率水平。利用垂直于记录表面的聚 焦伺服控制和沿记录道径向的跟踪伺服控制将聚焦激光束聚焦在相变 记录膜上的特定位置。当激光束扫描PID1、PID2、PID3和PID4时， 根据由第一再现电路获得的和信号校正跟踪偏差，根据由第二再现电 路获得的差值信号检测凹槽记录道与顶面记录道之间的边界。
附图简介
从以下描述和附图可以更加充分地理解本发明，在所说附图中：
图1为根据本发明第一实施例构成的一种光盘的扇区格式示意 图。
图2为根据本发明第一实施例构成的一种光盘的扇区排列图。
图3为根据本发明第一实施例构成的一种光盘的标题区排列图。
图4为描述对于根据本发明第一实施例构成的一种光盘标题区的 光点扫描过程的示意图。
图5为根据本发明第一实施例构成的一种光盘的标题区排列图。
图6为根据本发明第一实施例构成的一种光盘中顶面记录道与凹 槽记录道之间转换区中标题区的排列图。
图7为根据本发明第一实施例构成的一种光盘的另一种标题区排 列图。
图8为根据本发明第一实施例构成的一种光盘中顶面记录道与凹 槽记录道之间转换区中的另一种标题区排列图。
图9为根据本发明第二实施例构成的一种光盘驱动装置的方框 图。
图10为当利用根据本发明第二实施例构成的一种光盘驱动装置 进行再现时，在根据本发明第一实施例构成的一种光盘凹槽记录道标 题区中差值信号再现波的波形示意图。
图11为当利用根据本发明第二实施例构成的一种光盘驱动装置 进行再现时，在根据本发明第一实施例构成的一种光盘顶面记录道标 题区中差值信号再现波的波形示意图。
图12为当利用根据本发明第二实施例构成的一种光盘驱动装置 进行再现时，在根据本发明第一实施例构成的一种光盘标题区中和信 号再现波的波形图。
图13用于描述按照相关技术采用顶面和凹槽记录格式的一种光 盘的结构。
图14用于描述按照相关技术构成的一种光盘的单螺旋顶面-凹 槽记录格式。
图15用于描述按照相关技术用于顶面和凹槽记录的多种标题区 格式。
图16用于描述按照相关技术构成的一种ISO-标准的130毫米磁 -光盘的扇区格式。
实现本发明的最佳方式
下面参照附图描述本发明的优选实施例。
实施例1
根据本发明的优选实施例构成的大容量可重写光盘的结构满足下 列条件：
1、具有特定的总记录容量，
2、与只读光盘兼容，
3、具有确保实际数据可靠性的记录密度。
所以，由于需要兼顾光盘总容量与线性记录密度，所以，每个扇 区中的分区、扇区结构、扇区长度、每个区域的字节数都是预定的， 以便使这种兼顾与上述条件能够得以平衡。
下面介绍由于与只读光盘扇区格式兼容对于扇区大小的限制，首 先应当指出，这里所讨论的只读光盘是一种只读数字化视频光盘 (DVD)(下文中称之为DVD-ROM)。一张DVD-ROM上的一个记录扇区的 数据容量是2048字节。每个扇区中除了数据之外还包含诸如误差校正 码、同步信号、和扇区地址信号一类的控制信息。在这种扇区格式中 同步帧长度为93字节，每个记录扇区包含26个连续的同步帧，每个 同步帧长度为93字节。在93字节间隔中，即在同步帧长度中插入一 个同步标记，所以该扇区长度为93×26＝2418字节。
在根据本发明构成的一种可重写光盘中，用于例如光盘速度控制 的同步帧长度等于DVD-ROM的同步帧长度。这使得利用DVD-ROM驱动 装置能够容易地再现可重写光盘，这对于在再现过程中确保与DVD- ROM的兼容性是极为重要的。
因为DVD-ROM的同步帧长度为93字节，所以根据本发明构成的一 种光盘的记录扇区长度为(93×n)字节。DVD-ROM中的使用数据和误 差校正码按照2418字节一批的方式记录在记录扇区中。此外，为了对 可重写区进行地址管理，记录扇区还包括一个附加标题区用于写入地 址信息。这意味着据以确定包含这个新标题区在内的扇区长度的n值 为27或更大，因为(93×n)必须大于2418。但是，如果n不必要地大， 则增大了冗余度与数据容量之比。
数据记录密度是由记录道间距和记录线密度，以及扇区格式的冗 余度确定的。记录道间距为0.74微米，记录线密度限定为一个位长度 为0.4微米或稍大。虽然在下文中还要更加详细地介绍，但是需要指 出，记录道间距是根据对于跟踪伺服信号检测稳定性和串扰特性要 求，特别是抑制与相邻记录道的串扰能力的限制确定的，从而使数据 误差率保持低于特定水平。线性记录密度同样也是根据抑制从记录信 号再现的信号不稳定性(抖动)的能力确定的，从而将再现误差率抑 制在低于特定水平。因为这些限制，如果一张120毫米直径光盘要达 到每面2.6GB的总光盘记录容量，则n的最佳值为29。因此记录扇区 长度为2697字节。
如果记录扇区长度为2697字节，则没有多余的字节容量分配给扇 区中的各种区域。下面讨论各个扇区子区域必须满足的条件和满足这 些条件的分配以及对于光盘的总体限制。如果存在多余的字节容量， 就容易为标题区分配足够的长度，使其具有冗余度，从而在地址信息 再现时确保高可靠度。但是，由于上述原因，非常难以在确保根据本 发明优选实施例构成的光盘的可靠性的同时，控制地址信号设置以消 除冗余度。
下面参照附图介绍根据本发明构成的一种光盘的扇区设计。应当 指出，一个扇区就是可以由光盘驱动装置一次读取的一个数据单元。
还应当指出，根据本发明构成的光盘的数据记录区包括圆周状形 成在光盘基片上的凹槽和形成在所说凹槽之间的顶面。这个数据记录 区覆盖有一层相变记录膜，通过向该相变记录膜发射由具有特定孔径 NA的一个透镜聚焦的、具有特定波长λ的激光束，利用其上反射率的 局部变化来写入和擦除数据。数据是利用这种反射率的局部变化形成 的记录标记的前边缘和后边缘记录的。
还使用了一种对齐扇区格式。按照这种格式，每个扇区的标题区 与相邻记录道的标题区在同一径向位置对齐。本发明的光盘还采用如 上所述的一种单螺旋顶面-凹槽格式(SS-L/G格式)，按照这种格式， 一条单螺旋线被分成多条凹槽记录道和多条顶面记录道，其中每条凹 槽记录道的长度等于光盘的一周长度，每条顶面记录道长度等于光盘 的一周长度，顶面记录道设置在凹槽记录道之间，凹槽记录道和顶面 记录道从光盘上形成的一条单螺旋线起点至终点交替环绕，每条记录 道包括整数个记录扇区。
整个光盘表面还分成多个存储区，存储区格式是这样的，每个记 录道中记录扇区的数量从每个存储区的内侧圆周至外侧圆周逐渐增 加，各个存储区中的扇区记录线密度基本相等。
图1中表示了根据本发明的一个优选实施例构成的一种光盘的扇 区格式，下面予以介绍。如图1所示，每个扇区包括用压印凹坑格式 化的预先格式化凹坑区，从而可以根据例如沿径向的差值信号检测出 地址信息，和用于记录其它信息的一个数据记录区。标题区的第一部 分，即与上述PID1和PID2区对应的部分，从记录道中心向光盘外侧 圆周大约偏移p/2(其中p为记录道间距)，标题区的后一部分，即与 上述PID3和PID4区对应的部分，从记录道中心向光盘内侧圆周偏移 大约p/2，从而当激光束扫描标题区时产生摆动信号。
图2表示了根据本发明第一实施例构成的一种光盘的扇区设计。 如图2所示，每个2697字节扇区包括一个130字节预先格式化的凹坑 区，所说凹坑区包含一个128字节的标题区和仅由一个镜面构成的2 字节镜像区，和一个2567字节的数据记录区用于存储2048字节的使 用数据。更具体地说，数据记录区包括一个10字节间隙区、15字节 的防护数据区、35字节的单频模式区VFO3、3字节的前同步区、2418 字节的数据区、一个1字节的后同步码、45字节的防护数据区、和一 个40字节的缓存区。利用每个扇区末尾的缓存区可以补偿由于写入时 钟或光盘转速误差引起的扇区长度变化。
为了增大光盘的使用数据容量，需要在确保地址再现可靠性的前 提下尽可能地缩短冗余的标题区。此外，为了保持与只读光盘的兼容 性，必须将(每个扇区)总共为2697字节的扇区长度中(93×3＝) 279字节分配给启用数据重写所需的区域，包括标题区、间隙区、防 护数据区、VFO3区、和缓存区。
用于将数据记录到光盘中的调制方法就是所谓的(8，16)方法， 在该方法中(d，k；m，n)编码参数为(2，10；8，16)。这是一种游程长度受 限(RLL)编码方法，其中最短的标记长度Tmin为3T，最长标记长度 Tmax为11T。
图3表示根据本发明的优选实施例构成的一种光盘标题区的设 计。需要指出，标题区包括PID1、PID2、PID3、和PID4，其中PID1 包括一个VFO(变频振荡器)1、地址标记AM、物理ID(Pid)1、ID 误差检测码(IED)1、和后同步码PA。PID2类似地包括VFO2、AM、 Pid2、IED2、和PA。PID3重复VFO1并包括AM、Pid3、IED3、和PA。 PID4同样重复VFO2并包括AM、Pid4、IED4、和PA。
PID1和PID2设置在一条凹槽记录道与位于该凹槽记录道外侧圆 周的顶面记录道之间的边界上，PID3和PID4设置在一条凹槽记录道 与位于该凹槽记录道内侧圆周的顶面记录道之间之间的边界上。更具 体地说，PID1和PID2设置在从凹槽记录扇区的记录道中心向光盘外 侧圆周偏移大约p/2处(其中p为记录道间距)，PID3和PID4从凹槽 记录扇区的记录道中心向光盘内侧圆周偏移大约p/2。
应当指出，图2和图3中所示的位于每个区域代码下面的数值表 示相应区域的字节容量。
下面接着介绍用于在再现过程中用于同步时钟发生和时序检测的 单频模式区VFO。需要指出，标题区包含两个VFO1信息块和两个VFO2 信息块，而一个第三VFO3信息块用于数据记录区。这些VFO信息块用 于提取锁相环路(PLL)以产生读出信道位时钟信号，这些时钟信号用 于信号再现。VFO1和VFO2是由预先压印的凹坑形成的，而VFO3是在 数据记录过程中写入的。
如图3所示，VFO1为36字节，VFO2为8字节。如上所述，PID1 和PID2对以及PID3和PID4对沿径向偏离记录道中心。下面解释PID1 和PID3中的VFO1的长度为什么大于PID2和PID4中VFO2的长度。
需要指出，当扫描凹槽记录道时光点的路径为沿着如图4所示的 经过记录道标题区的一条路径，其中路径(a)为当光点与记录道中心对 准并且能够正确读出PID1-PID4每一个中的VFO1时的扫描路径。但 是，当光点沿着偏移到记录道中心的外侧圆周的路径(b)时，光点偏离 PID3和PID4，从中读出的信号分量较弱。在最差的情况，无法从PID3 和PID4中读出剧情数据。所以，在这种情况下，在PID1的起点根据 VFO1获得PLL。当光点沿着偏移到记录道中心的内侧圆周的路径(c) 时，光点偏离PID1和PID2，从中读出的信号分量较弱。在最差的情 况下无法从PID1和PID2中读出剧情数据。所以，在这种情况下，在 PID3的起点根据VFO1获得PLL。因此，PID1和PID3中VFO1显然就 是锁定PLL的点，所以其长度必须大于PID2和PID4中的VFO2，以提 高信号再现可靠性。
还需要考虑将PID设置在凹槽记录道和顶面记录道中的误差。在 凹槽记录道PID读取过程中位同步是正常的，因为从凹槽记录道中读 出的所有四个PID都是在一次连续操作中切割形成的。但是，从顶面 记录道中读出的PID凹坑是在该顶面记录道两侧切割相邻的凹槽记录 道时切割而成的，因此侵入了顶面记录道。因为两条记录道是在一次 切割操作中有效地形成的，在PID中产生转台操作的旋转偏差，所以 预料到不会实现位同步是正常的。因此，在读取顶面记录道PID时必 须利用位于PID3和PID4起点的VFO和地址标记AM恢复位同步和字节 同步。
VFO的长度为确保标题区无误差再现所需的最小长度，如上所 述，即使跟踪略略偏离记录道中心，但是在跟踪凹槽记录道和在跟踪 顶面记录道时，它也会在记录道中心两侧摆动。
用于根据本发明构成的一种光盘中的VFO的模式为… 1000100010001…。需要指出，这种VFO模式与用于例如标准的ISO- 13842光盘(关于130毫米光盘的一种国际性标准，该标准采用(1，7) 调制方法)的VFO模式，即这种(1，7)调制方法的最高可记录频率模 式…101010…不同。如果遵循使用这种最高可记录频率模式的做法， 则由于使用了(8，16)调制方法，在根据本发明构成的一种光盘中的 VFO模式将为…1001001001…。
但是使用高频模式存在一些缺点，包括再现信号幅值低，扇区起 点定位较难，和信号不稳定性增大。常规的ISO-标准光盘将扇区标记 SM设置在VFO之前以便于找到扇区起点，而这又使得甚至使用最大频 率VFO模式也能简单地建立PLL。但是，在根据本发明构成的一种光 盘中每个扇区从VFO开始，所以更加难以确定扇区起点位置。
另一方面，如果VFO的频率太低，即，如果“1”位之间的间隔太 长，就难以从受限字节长度的一个区域内的PLL中产生信道位时钟信 号。为了解决这些问题，如上所述，在本发明中使用了诸如… 1000100010001…这样的模式。需要指出，在VFO1、VFO2、和VFO3中 使用了相同模式。
如果VFO1的字节长度为k字节，并且使用了(8，16)调制方法，按 照这种方法8位数据被转换成16位信道位，则VFO1的长度为k×8× 2＝16k信道位，其中所说信道位为信号调制之后的位。因为使用了… 100010001…VFO模式，在16k/4＝4k个位置出现了空间与标记之间的 变化。但是，在ISO-13842光盘中，VFO大小为26字节，所以在空间 与标记之间出现26×8×3/2/2＝156处变化。因此，由于在本发明的 VFO中空间-标记变化数目，4k，必须约等于在ISO-13842标准光盘 的VFO中的变化数，4k＝156或k约等于39字节。所以，将VFO长度 限定为所需的最短长度，或36字节，并且还需考虑PLL和限制电平调 整时间。
用于开始同步时钟检测和在标题区再现过程中使字节同步的一个 地址标记AM位于VFO与Pid之间的各个PID中。它用于在前一个VFO 中结束位同步之后锁定字节同步。为了防止再现装置错误地将地址标 记AM当作为使用数据区中的数据，地址标记AM的长度大于使用这种 调制方法所需的记录标记可能的最大长度，并使用按照调制规则不出 现的一种模式写入，即该地址标记AM为不出现在调制位流中的记录标 记长度的一种信道位模式。3字节(48位)模式 000100010000000000000100010001000000000000010001包含两个14T 序列，每一序列长度大于用于该实施例中的调制方法位序列的最长标 记长度Tmax＝11T，是不用于任何其它场合的一种模式。
需要指出，上述3字节模式用于确保模式的唯一性和即使存在少 量的信号误差也能够可靠地捕捉同步点。由于该地址标记AM使用了具 有不出现在调制位流中的记录标记长度的一种信道位模式，当读取标 题区时，还能够容易地和可靠地识别地址标记AM。
位于地址标记AM之后的物理ID的Pid区存储扇区地址，即唯一 的物理地址。该Pid为4字节长。第一个1字节包含与该扇区和Pid 有关的信息，其余3个字节表示对于该扇区唯一的一个地址数。可取 的是该地址信息为整数字节长度，因为这样易于进行扇区管理和控制 固件设计。
更具体地说，如果使用2字节物理ID的Pid，就能够管理216＝ 65356个扇区。因为一个扇区的使用数据容量为2048使用数据字节， 使之能够管理2048×65536＝134217728字节或大约134兆字节。但 是，这还不够。然而，通过使用一个3字节物理ID的Pid，能够管理 224＝16777216个扇区，这意味着能够管理2048×16777216＝ 34359738368字节或大约34.36千兆字节的使用数据。
根据本发明构成的一种光盘的记录容量大约为2.6GB，与其格式 兼容的只读数字视盘(DVD-ROM)的记录容量为4.7GB。需要指出，利 用3字节Pid就能够加以管理的大约34-GB记录容量分别为这些容量 指标的13倍和7倍。由于能够管理如此巨大的记录容量，即使将来改 变标准以进一步增加光盘容量，也能够在不改变扇区格式的前提下确 保兼容性。
如上所述，ID误差检测码区(IED)是记录用于检测物理ID的Pid 中误差的代码的区域。IED区长度为2字节。如果利用这个代码检测 到Pid中的误差，则不利用该Pid进行地址检测。但是，在每个扇区 起点的标题区写入四个Pid。这意味着即使三个Pid被破坏了，仍然 能够利用剩余的第四个Pid检测地址。
通过为每个4字节Pid增加一个2字节(16位)IED，Pid中误差 漏检概率为1/216或1/65536。考虑到在每个标题区写入四次Pid，所 以能够足够可靠地检测Pid误差。因为IED还以字节为单元进行管理， 所以利用1字节IED漏检Pid中误差的概率为1/28或1/256。这个水 平不能提供足够的可靠性，可能导致各种问题。所以将IED长度限定 为2字节。
需要指出，在下文中将在预先压印的凹坑区中的凹坑称为“标 记”，将标记之间的空间称为“空白”。如果采用(8，16)调制方法调 制记录Pid和IED的PID区，则在IED之后需要设置一个1字节后同 步码以结束调制。IED末尾还可以是一个标记或一个空白。这意味着 如果省略后同步码，VFO直接跟随在IED后面，则由于IED末尾的标 记或空白使得无法均匀地确定VFO模式。所以根据调制规则保留了多 个后同步码PA模式。一个1字节后同步码PA就足以结束调制和记录 标记。
在标题区的末尾设置了一个2字节的镜像区。这个镜像区是一个 简单的镜面，其中不包含凹槽或标记。该镜像区可以用于通过将在该 镜像区反射的光与在凹槽区反射的光进行比较来校正伺服传感器信 号，由于电路响应速度的原因，其最小长度为2字节。
间隙区标志着标题区之后的数据记录区的开始，其长度为10字 节。这个间隙区提供一个时间缓冲，在这段时间里，光盘驱动装置标 定用于记录或再现的激光束功率，这个过程必须在读取标题区与开始 VFO3读/写操作之间完成。为了确保大约6微秒的缓冲时间需要大约 10字节的间隙长度。
防护数据直接位于数据记录区的VFO3区之前和跟随数据区的后 同步码PA之后。设置防护数据区的目的是防止由于光盘损坏造成数据 被破坏。更具体地说，相变记录媒体通常会在重复记录/擦除操作之后 重写记录开始和结束时发生损坏。这个防护数据区的目的是吸收各种 媒体损坏造成的影响，使得媒体损坏不至于造成扇区中存储的数据丢 失。
防护数据区的所需长度已经通过对相变记录媒体重复记录寿命的 实验测评得以确定。所需的最小字节长度定义为在数据之前大约为15 字节，在数据之后大约为45字节。应当指出，数据区之后的防护数据 的长度还反映了起始位置的偏移，如下所述。
相变记录媒体的另一个特征是如果在同一个位置反复记录和擦除 相同的数据，会加快媒体损坏和缩短重复记录寿命。为了通过不反复 将同一数据模式写入同一光盘区域来防止造成损坏，使用一种被称为 “起点位移”的方法在每次记录一个数据区时随机移动数据区记录位 置。因此可以通过改变防护数据区的长度，增长数据之前的区域和缩 短数据之后的区域，以获得所需的位移来获得特定的重复记录寿命。 防护数据区之前和之后的总长度保持不变。
数据区的大小是由记录2048字节使用数据的能力确定的。在每个 2048字节的使用数据信息块中增加由一个4字节数据ID、2字节数据 ID误差检测码(IED)、6字节预留(RSV)信息块、和一个4字节误差 检测码(EDC)构成的16字节的补充数据。然后将这些补充数据和使 用数据加密编码产生一个数据单元A，因此其长度为2064字节。
将16个数据单元A组成一个(2064×64＝)33024字节的数据块， 该数据块排列成192行乘172列的一个矩阵。然后加入一个16行乘10 列的误差检测码(ECC)，结果生成一个208行乘182列的ECC数据块， 该数据块包含(208×182＝)37856字节。
然后将这个37856字节的ECC数据块分成多个91字节的分段，在 每个第91字节开始处插入一个2字节同步标记，于是使ECC数据块增 大为38688字节。然后再将总数据块分成16个2418字节的数据单元 B，每个单元为13行×186列。
通过这种处理，将16个2048字节的使用数据块转换成包含ECC 和其它信息的2418字节的数据块。虽然上面没有说明，但是数据调制 仍然是在这个过程中完成的。如果每个扇区的数据记录容量为2418字 节，就能够保证2048字节/扇区使用数据的记录容量。所以数据区大 小为2418字节。
与在标题区一样，在数据区之后设置了一个1字节后同步码PA 以结束调制和记录标记形成。
如上所述，防护数据直接位于后同步码PA之后，其后为一个缓存 区。应当指出，光盘驱动装置中用于旋转驱动光盘的轴式电机的旋转 速度存在一定量的起伏是不可避免的，而且还必须考虑由于将光盘安 放到轴式电机上产生的一定量的偏心，因为它们都会引起扇区时间长 度的变化。所以插入一个缓存区以提供吸收扇区时基长度变化的裕 度。当使用驱动装置记录光盘时，调制数据以该驱动装置的信道时钟 频率记录到该光盘上。一般来说，转轴电机速度变化的允差在额定速 度的1％范围内，由于光盘偏心转动造成的线速度变化允差在转轴电 机速度的0.5％范围内，这里已将线速度转换成转轴电机速度。所以， 缓存区必须为扇区长度(2697)的大约1.5％，或者约为40字节，在 本实施例中为缓存区分配40字节。需要指出，在记录过程中禁止将数 据写入缓存区。而且在再现过程中也不从缓存区读取数据。
因为以93字节为间隔插入同步标记，所以可取的是扇区实际总容 量为(93×n)字节，其中n为一个整数。因此n的最小值必须为27 或更大，因为(93×n)必须大于2418。但是，如果n太大，冗余度 与数据记录容量之比增大，所以将n限定为29。因此扇区大小为93 ×29＝2697字节。
采用这样的扇区容量就能够实现与DVD-ROM光盘格式的兼容，在 DVD-ROM中同步帧长度为93字节。这是因为DVD-ROM光盘的一个扇区 包含26个同步帧，每个同步帧长度为93字节，或总长度为2418字节， 同时，根据本发明构成的光盘数据区的使用数据容量也为2418字节， 并且包含标题区的扇区长度为93字节的整倍数。因为还在每93字节 中插入同步标记，所以能够播放DVD-ROM的装置能够利用公用再现电 路比较容易地检测到本发明光盘扇区格式中的93字节同步帧。
下面介绍与顶面和凹槽跟踪以及预先格式化PID信号读取有关的 参数，特别是，凹槽宽度、凹坑宽度、和激光束光点直径。
众所周知，聚焦光点直径约为λ/NA，其中λ为用于光盘再现和记 录的激光束波长，NA为用于将激光束聚焦在光盘上的物镜孔径，但是 光点直径还与入射到物镜上的激光束强度分布有关。因此，举例来说， 如果λ＝650纳米，NA＝0.6，则光点直径为λ/NA＝1.08微米。
如果根据本发明构成的光盘的记录道间距为P，则凹槽中心之间 的距离为2p，凹槽宽度和顶面宽度都约为p。记录道间距p应尽可能 地小以达到可能的最大记录道密度，从而提高记录密度。测试结果表 明，如果光点直径λ/NA为1.08微米，其中λ和NA的定义如上所述， 则记录道间距p必须为0.7微米或更大以避免相邻记录道之间的串 扰。虽然最佳凹槽深度还与激光束光点在相邻记录道的重叠有关，但 是，如果凹槽深度约为λ/6，则基本能够避免相变记录媒体中记录在相 邻记录道的数据之间的各种串扰。
为了确定最大记录道间距，下面讨论当记录道间距相对于光点直 径λ/NA增大时会发生什么现象。按照顶面和凹槽记录方法，记录道间 距基本等于凹槽宽度和顶面宽度。如果顶面宽度和凹槽宽度大于聚焦 光点直径，则当激光束扫描记录道中心时基本检测不到由凹槽引起的 径向衍射。这相当于光点直径区域中的光盘表面是一个镜面，不适合 于推挽式或类似的跟踪检测方法，这种结构广泛地用于可重写光盘驱 动装置中的单光束跟踪系统，因为不会产生跟踪误差信号。
由于这些原因，记录道间距p和光点近似直径λ/NA之间的关系应 为p＜(λ/NA)＜2p。所以，在本发明中，对于1.08微米的光点直径 λ/NA，将记录道间距p设定为p＝0.74微米。在这种情况下，凹槽宽 度和凹坑宽度也等于记录道间距约为0.74微米，凹槽中心之间的距离 为1.48微米，因此满足条件p＜(λ/NA)＜2p。
还需要确定凹槽深度，以便能够采用推挽方法进行跟踪控制。如 果将凹槽深度设定为大约λ/6，则可以检测到跟踪控制所需的跟踪误差 信号。
标题区和数据区采用相同的线记录密度。测试结果还表明0.4微 米的数据位长度是利用(8，16)调制方法，标记边缘记录获得可以接 受的信号特征的最短实际位长度。在这种情况下最短的可能记录标记 长度为0.6微米。
下面参照图5介绍标题区中的PID排列，在附图中表示了在根据 本发明构成的一种光盘的记录扇区中的PID区的排列。在直接位于凹 槽记录道中数据记录区之前的标题区中，PID1和PID2从凹槽中心向 外侧圆周偏移1/2凹槽宽度。PID3和PID4从同一标题区中的凹槽中 心向内侧圆周偏移1/2凹槽宽度。
这意味着直接位于一条顶面记录道数据记录区之前的标题区中的 PID1和PID2是来自该顶面记录道内侧圆周上凹槽记录道标题区中的 PID1和PID2，PID3和PID4是来自该顶面记录道外侧圆周上凹槽记录 道标题区中的PID3和PID4。这是因为这些PID分别从相邻凹槽记录 道中心向顶面记录道偏移1/2凹槽宽度。
如以下参照图6所述，顶面记录道与凹槽记录道之间的转换点都 对齐在光盘表面沿径向的同一位置。图6表示在根据本发明优选实施 例构成的一种光盘中位于顶面记录道与凹槽记录道之间转换区的扇区 标题区中PID的排列。需要指出，在一个SS-L/G格式光盘中有一条径 向转换线，凹槽记录道和顶面记录道在这条转换线上相连。
在这个转换区中的标题区格式与在非转换区中的标题区格式相 同。具体地说，直接位于一条凹槽记录道数据记录区前面的标题区中 的PID1和PID2从凹槽中心向外侧圆周偏移1/2凹槽宽度，同一标题 区中的PID3和PID4从凹槽中心向内侧圆周偏移1/2凹槽宽度。这再 次表明直接位于一条顶面记录道数据记录区前面的标题区中的PID1 和PID2就是来自该顶面记录道内侧圆周上的凹槽记录道标题区的 PID1和PID2，PID3和PID4就是来自该顶面记录道外侧圆周上的凹槽 记录道标题区的PID3和PID4。这是因为这些PID是从各个相邻的凹 槽记录道中心向该顶面记录道偏移1/2凹槽宽度的PID。
这种排列是根据在原版盘刻制过程中产生的记录道偏移确定的。 凹槽标题区和顶面标题区都从凹槽记录道中心和顶面记录道中心偏移 1/2凹槽宽度。与刻制凹槽记录道同时刻录相邻顶面和凹槽的地址信 号能够减少凹槽中心与标题区中PID1、PID2、和PID3、PID4之间的 中心线之间产生的记录道偏移。
但是，在能够实现的如图5和图6所示的PID排列形式范围内， 本发明并不局限于上述的原版光盘刻录方法。
利用上述标题区格式还能够实现记录道偏移校正。利用这种格 式，可以使用各种摆动位跟踪偏移校正方法，通过提供与记录道中心 两侧偏移已知量的一对跟踪偏移检测位，即摆动位来检测跟踪偏移。 当光束从这些摆动位之间精确地通过时，根据所检测到的摆动位位置 产生的再现信号幅值是相等的。但是，如果光束偏离记录道，则根据 光束偏向一侧的摆动位所产生的再现信号的幅值增大，而根据相反侧 摆动位产生的再现信号幅值减小。通过比较这些信号幅值以检测光束 偏离中心有多远，从而能够控制光束路径返回记录道中心。通过将标 题区分成两个部分，并利用根据本发明构成的一种光盘的扇区格式中 相似的摆动PID排列，可以在单螺旋顶面-凹槽格式中实现相似的效 果。
例如，当光束从一个特定的凹槽记录扇区的数据记录区移动到下 一个凹槽记录扇区的标题区中时，地址信号的起点向光盘的外侧圆周 偏移1/2凹槽宽度，并输出相应的再现信号。当光束到达向光束路径 内侧圆周偏移1/2凹槽宽度的PID时，输出相应的再现信号。因为标 题区信号是按照这种方式产生的，再现信号幅值由于记录道偏移引起 的增加和减小在凹槽扇区标题区与顶面扇区标题区之间是相反的。如 果两个信号幅值是相同的，则可知光束正扫描记录道中心。如果两个 信号幅值不同，则可以利用来自偏向光盘内侧圆周的标题区与来自偏 向光盘外侧圆周的标题区的再现信号之间的差值进行跟踪伺服偏差校 正。
本发明的格式分配给PID1和PID2的长度为64字节，分配给PID3 和PID4的长度为64字节。所以，即使跟踪偏移检测电路不具有非常 宽的频率特性，也能够实现标题区的偏移校正。
如果标题区具有这样的格式，理论上可以利用两种类型的信号检 测地址信号。其中之一是和信号检测，这是当再现媒体具有在记录道 中心的相位比特格式时如压缩光盘(CD)的情况下所使用的一种方法。 按照这种方法，来自光盘的光反射由于相位比特的衍射而减少。所以 获取反射信号的和用于信号检测。
另一种方法是差值信号检测，该方法基于推挽方法中跟踪误差检 测相同的原理。按照这种方法，在光盘的记录道方向设置一个分光光 电检测器以对光盘径向的差值信号进行推挽检测。然后利用两个输出 的差值进行信号检测。
按照如上所述根据本发明的优选实施例构成的光盘格式，在沿光 盘径向精确地偏离记录道中心两侧1/2记录道间距的两个部分中排列 有预先格式化的凹坑序列。当根据分光光电检测器的输出产生所说径 向差值信号时，除了当光束通过标题区时，光束或者跟踪顶面中心或 者跟踪凹槽中心，所以径向差值信号基本为零。
例如，当光束通过凹槽记录道标题区中的PID1和PID2时，因为 预先格式化的凹坑序列偏向光盘外圆周侧，即激光束光点行进方向的 左侧，所以从扫描凹槽记录道的聚焦光点来看，光束沿光束光点行进 方向偏向记录道中心右侧，即偏向光盘内圆周侧。如果这时的径向差 值信号为正值，则该差值信号具有峰值信号值。需要指出，信号值根 据是否检测到预先压印的凹坑而在0与峰值之间变化。
在差值信号检测中，是根据由两个传感器输出的反相信号获得该 差值的，因此将信号幅值加倍。这样所得的信噪比好于和信号检测。
用于可重写光盘驱动装置中跟踪控制的推挽单光束光学系统使用 沿光盘径向设置的一个差值信号检测器。标题区信息的差值信号检测 可以利用具有通过数据带宽频率能力的检测器系统来实现。所以能够 在基本不增加其它器件的前提下提高再现信号质量。
通过使凹坑具有与凹槽相同的λ/6的深度也能够获得所需的信号 幅值。由于可以将预先压印的凹坑和凹槽制成相同深度，所以这种结 构具有易于制作原版光盘的额外优点。
由于这些优点，包含地址信号和其它信息的标题区是由压印凹坑 预先格式化的以便能够利用径向差值信号进行检测。控制实际的光盘 生产条件使得当借助于径向差值信号读取标题区时检测不稳定性最 低。需要指出，检测误差裕度很小，对于已经通过差值信号检测最佳 化的光盘实施和信号检测不会获得益处。
应当指出，如图7所示的标题区中PID的排列方式也是可能的。 这种格式基本与图5所示和上述的格式相反。更具体地说，在这种格 式中直接位于一条凹槽记录道数据记录区前面的标题区中的PID1和 PID2从记录道中心向内侧圆周偏移1/2凹槽宽度，同一标题区中的 PID3和PID4从该凹槽中心向外侧圆周偏移1/2凹槽宽度。这意味着 直接位于一条顶面记录道数据记录区之前的标题区中的PID1和PID2 就是来自该顶面记录道的外圆周侧的凹槽记录道标题区的PID1和 PID2，PID3和PID4是来自该顶面记录道内圆周侧的凹槽记录道的标 题区的PID3和PID4。这是因为这些PID是从各个相邻的凹槽记录道 向该顶面记录道偏移1/2凹槽宽度的PID。
结果，如图8所示，顶面记录道与凹槽记录道之间的转换区中的 标题区格式只是简单地与图6所示标题区格式相反，其中转换区也是 从光盘内侧圆周至外侧圆周对齐在一个径向位置上。更具体地说，这 个转换区中标题区的格式与非转换区中标题区格式相同。特别是，直 接位于一条凹槽记录道数据记录区之前的标题区中的PID1和PID2从 凹槽中心向内侧圆周偏移1/2凹槽宽度，同一标题区中的PID3和PID4 从该凹槽中心向外侧圆周偏移1/2凹槽宽度。
这也意味着直接位于一条顶面记录道数据记录区之前的标题区中 的PID1和PID2就是来自该顶面记录道的外圆周侧的凹槽记录道标题 区的PID1和PID2，PID3和PID4是来自该顶面记录道内圆周侧的凹槽 记录道的标题区的PID3和PID4。这是因为这些PID是从各个相邻的 凹槽记录道向该顶面记录道偏移1/2凹槽宽度的PID。
应当指出，虽然图7和图8所示标题区格式使得顶面和凹槽扇区 物理结构与图5和图6所示不同，但是这种格式的跟踪偏移校正能力 没有变化。
实施例2
本发明的第二实施例涉及用于驱动上述第一实施例中所述光盘的 一种光盘驱动装置。下面参照图9介绍第二实施例的光盘驱动装置， 图9为这种驱动装置的方框图。
参见图9，采用单螺旋顶面-凹槽记录格式的一种光盘101包括 记录道102，发射到光盘上的激光束光点103聚焦在记录道上。该光 盘101的旋转速度由一个转轴电机和图中未示出的一个转轴电机控制 电路控制以使记录道达到并保持特定的有效线速度。光盘记录和再现 由一个光学头110实现，所说光学头包括激光器111、准直透镜112、 分光器113、物镜114、分光光电检测器115和透镜致动器116。
激光器111由激光器驱动器152控制，使之在光盘再现过程中处 于特定的再现功率水平。在记录过程中该激光器111由来自记录数据 处理器151的信号控制以输出具有根据写入数据确定的特定功率水平 的激光脉冲。由激光器111发射的波长为λ的激光束经过准直透镜112 准直，穿过分光器113到达一个孔径为NA的物镜114，然后在光盘接 收表面聚焦为具有特定大小的聚焦光点103。为了确保激光光点103 聚焦在光盘接收表面上，利用图中未示出的一个聚焦伺服控制器控制 垂直聚焦位置处于光盘接收表面上。为了使激光束光点还聚焦在记录 道上，利用跟踪控制系统控制径向聚焦位置。
跟踪控制系统包括一个差值信号检测器131、低通滤波器(LPF) 141、跟踪控制电路142、跟踪驱动电路143、采样保持电路A144、采 样保持电路B145、跟踪偏移检测器146、和透镜致动器116。
跟踪控制系统采用推挽式跟踪控制方法使光点沿记录道行进。更 具体地说，差值信号检测器131根据分光光电检测器115的输出检测 径向差值信号。然后，差值信号通过LPF141以抽取伺服频率信号和产 生用于推挽式跟踪控制的跟踪误差信号。
对用于检测光盘总反射量的和信号检测器121的输出进行采样， 并存储在标题区，如在以上的第一实施例中所述，在标题区中预先压 印的凹坑序列偏移至记录道中心的左右两侧，根据该采样差值检测跟 踪偏移。为了实现这个目的，采样保持电路A 144和采样保持电路B 145 以区域甄别信号所指示的时序对和信号采样。利用跟踪偏移检测器116 获得采样差值以检测所说跟踪偏移信号。该跟踪偏移信号还通过 LPF141传送到跟踪控制电路142。
将由所说跟踪控制电路142产生的跟踪控制信号输入跟踪驱动电 路143以驱动透镜致动器116。跟踪驱动电路143的输出电流驱动透 镜致动器116和物镜114径向越过光盘。
为了如此控制跟踪，分别连接分光光电检测器115的输出端。一 路输出传送到差值信号检测器131以检测用于进行上述的跟踪伺服控 制的光盘径向差值信号。另一路输出传送到和信号检测器121以检测 光盘反射光的和信号，从而检测跟踪偏差和检测记录在相变膜上的数 据，进而能够利用光盘记录道中反射率的变化读取其中的数据。需要 指出，该差值信号还用于读取标题区信息。
和信号检测器121和差值信号检测器131的输出信号传送到再现 信号选择器122。再现信号选择器122由一个区域甄别信号控制以便 从来自和信号检测器121或差值信号检测器131的输入中选择一个作 为再现信号选择器的输出。
为了减小检测误差，所说再现信号通过一个波形均衡器123以校 正数据频带频谱，然后利用数据限幅器124将其数字化。之后一个 PLL125从数字信号中提取再现时钟信号，调整位同步和检测信道位。 将再现的信道位输入到解调电路选择器126中。如果该信道位是从一 个数据记录区中再现的，则解调电路选择器126输出至数据解调器 127。如果该信道位来自标题区，则该解调电路选择器126输出至地址 解调器129。
当根据和信号读取相变记录数据时，利用数据解调器127对该信 号解调，并对由误差校正电路128检测的误差进行校正以输出再现数 据。类似地，当根据差值信号读取预先压印的标题区信息时，利用地 址解调器129将该信号解调，并利用误差检测器130检测地址误差。 如果没有发现误差，并且地址是正确的，则再现标题区信息。
解调电路选择器126输出到哪一个解调器是由AM检测器134控制 的。AM检测器134监测从PLL125输出的信道位流。当检测到地址标 记AM时，所说AM检测器134转换所说解调电路选择器126将信道位 流按照扇区格式时序输出到地址解调器129以再现直接位于所说地址 标记AM之后的Pid。
除了如上所述用于跟踪控制和标题区信息检测之外，差值信号检 测器131的输出还用于检测顶面记录道与凹槽记录道之间的转换点。 为了实现这个目的，将该差值信号输入到包络线检测器132以检测差 值信号波形正极性侧和负极性侧的包络线，和产生正极性包络线信号 和负极性包络线信号。两种包络线信号都输入到预分配凹坑地址 (CAPA)检测器133中。所说CAPA是标题区中利用如在上述第一实施 例中所述的向记录道中心两侧偏移相等量的预先压印的凹坑序列保存 扇区地址信息的区域。
所说CAPA检测器133根据标题区包络线判定标题区是否属于顶面 记录道或凹槽记录道，并输出一个相应的记录道极性信号。CAPA检测 器133利用每当一个地址标记AM出现时从AM检测器134输出的AM检 测信号，作为作出这种判断的时序信号。记录道极性信号信息传输到 跟踪控制电路142，并用于转换顶面记录道和凹槽记录道。
应当指出，由差值信号检测器131再现的差值信号由地址解调器 129解调，由和信号检测器121再现的和信号由数据解调器127解调。 所以，如果为差值信号和和信号提供一条分立的波形均衡器123、数 据限幅器124、和PLL125线路，就不需要提供两个选择器，特别是再 现信号选择器122和解调电路选择器126。但是还应当指出，上述结 构用于本发明优选实施例中，通过共享不会同时使用的公用电路单元 来减小电路规模。
下面参照时间坐标描述在根据本发明的第一实施例构成的具有如 图2和图3所示扇区格式的一种光盘的再现过程中光盘驱动装置的操 作。
假定在下述操作开始时在给定光盘位置已经建立正确的跟踪，所 说位置不是单螺旋顶面-凹槽格式光盘中顶面记录道和凹槽记录道之 间的转换点。在这个实施例中还假定正在这个位置跟踪一条凹槽记录 道。当聚焦光点103扫描该记录道102时再现和信号与差值信号。
如果将这时记录道的线速度设定为例如6.0米/秒，利用由孔径为 NA＝0.6的透镜聚焦的波长λ为650纳米的激光束将数据记录在相变媒 体中，实验表明以10-4或更小的字节误差率不经误差校正就能够再现 的记录标记的最小尺度为0.6微米或更大。如果使用诸如在1/2代码 率获得最短标记长度为3T的(8，16)调制方法进行标记边缘记录，0.6 微米的记录标记长度相当于信道位长度为(0.6/3)微米＝0.2微米和 数据位长度为(0.6/3)*2微米＝0.4微米。
当再现采用在根据本发明构成的2697字节扇区中具有2048字节 数据记录容量的扇区格式的一种光盘时，线速度必须约为5.8米/秒以 实现视频再现所需的11.08兆比特/秒的数据速率，因为11.08兆比特 /秒*0.4微米/比特*2697/2048＝大约5.8米/秒。
信道位频率为11.08兆比特/秒*2*2697/2048＝29.18兆赫。以这 样的频率需用(2697*8*2)/29.18兆赫＝1.48毫秒再现一个扇区，用 (128*8*2)/29.18兆赫＝70微秒再现一个标题区。
通过检测标题区周期，其每隔1.48毫秒出现一次，和施加反馈控 制，可以将光盘的线速度，或者更具体地说光盘的旋转速度，控制在 基本为所需的额定速度。可以粗略地控制光盘速度使得能够进行标题 区和数据记录区检测，然后甄别当前的记录道地址和区域以将光盘速 度校正和控制在精确调整的速度。
本发明光盘格式使用一种分区恒定线速度(ZCLV)格式化和控制 方法。ZCLV将记录道从光盘内侧圆周至外侧圆周划分成24个区，改 变光盘在每个区的旋转速度，以使每个区保持基本不变的线速度。所 以光盘速度的变化范围为从在外侧圆周的最小速度16.9赫兹至在内 侧圆周的最大速度39.8赫兹，其差值约为2.3倍。
当光点位于记录道上时差值信号波形如图10和图11所示，和信 号波形如图12所示。
应当指出，本发明光盘凹槽记录道中预先压印的PID1和PID2标 题区地址信号从记录道中心向光盘外侧圆周偏移。所以需要调整分光 光电检测器115的位置和差值信号检测器131的信号极性以使得标题 区中的差值信号呈现正极性。采用这种格式，PID3和PID4向内侧圆 周偏移，所以差值信号呈现负极性。这种情况如图10所示。
因此在顶面记录道扇区中信号极性是不同的。如在第一实施例中 所述，顶面记录道标题区的PID1和PID2的地址信号的预先压印凹坑 从记录道中心向内侧圆周偏移，PID3和PID4向外侧圆周偏移。所以 在PID1和PID2的差值信号极性为负，而在PID3和PID4极性为正。 这种情况如图11所示。
在图10和图11中，PID1中的VFO信号幅值表示为VFOPID1，PID2 中的VFO信号幅值表示为VFOPID2，等等。PID1中的地址标记AM信号 幅值同样表示为AMPID1，PID2中的地址标记AM信号幅值同样表示为 AMPID2，等等。
在附图中没有表示出各个PID中的Pid、IED和PA的信号幅值， 这些信号幅值根据数据内容而变化，但是不会超过地址标记AM信号幅 值。这是因为地址标记AM由一个空白和14T标记长度的标记构成，该 长度大于记录数据中出现的最长的标记长度11T。
还需要指出，PID1、PID2、PID3、和PID4的幅值根据光点偏离记 录道的远近程度而变化。
虽然预先压印的地址信号凹坑偏离记录道中心，但是由于光点直 径(约为1.0微米)与凹坑宽度(约为0.74微米)之间的关系凹坑仍 会对光点产生衍射。所以光盘的总反射光量由凹坑加以调制，和信号 如图12所示变化。在每个PID中的峰值VFO信号电平在图12中表示 为I(PID1)、I(PID)2、I(PID3)、和I(PID)4。图12中所示信号电平 随凹坑调制增加而下降，因为信号电平在预先压印的凹坑的某些部分 下降。在PID1和PID2中的VFO电平和在PID3和PID4中的VFO电平 根据光点偏离记录道的远近程度而变化。
然后利用PLL125对如图10和图11所示的从差值信号检测器131 输出的标题区再现信号，以及如图12所示的从和信号检测器121输出 的数据记录区再现信号进行电平限幅和数字化处理。限幅电平通过监 测再现信号来确定。在PID1和PID2的电平设定为PID1中的VFO1的 幅值电平中点。VFO1用于再现时钟同步，所以在VFO1起点处调整限 幅电平是必要的。如果设定当没有数据再现时差值信号通过再现信号 选择器122以使得总是能够再现标题区，则可以快速地实现限幅电平 设定。
利用VFO1起点处的前面多个字节快速设定限幅电平，从而将边缘 根据正确时序加以调节的数字信号输入PLL125。如果，例如，当存在 VFO1时将限幅电平在大约5微秒内设定，需要9字节。之后保持该电 平，或者大大降低限幅电平对于再现信号的跟踪响应速率以使限幅电 平保持在数据幅值的中点。VFO和AM信号占空比约为50％，Pid和IED 用(8，16)调制方法进行调制以消除直流分量，然后用标记边缘记录。 因此在整个PID中占空比基本保持为约50％。所以即使当限幅电平跟 踪速率下降时也不会产生显著的电平偏差。在对限幅电平经过这样的 适当调整之后，数字信号输出即为有效输出。
在确认边缘时序之后，利用从PID1产生的数字VFO1信号产生再 现时钟信号。如在以上第一实施例中所述，时钟同步所需的边缘数量 根据VFO1中4T标记和4T空白的单频模式限定。
由于所使用的光盘速度具有较宽的范围，所以需要预料到根据再 现信号获得的时钟信号会发生变化，以及当PLL范围扩展时需要更多 的时间进行频率锁定。因为本发明扇区格式中的VFO1为36字节，在 VFO1起点处的多个字节用于限幅电平设定之后，例如大约24字节是 可以用于产生再现时钟的。
如上所述PID2中的VFO2长度为8字节。VFO2比VFO1短，因为 它不需要在VFO2调整限幅电平，所以VFO2只需要足够长，能够在PID1 中锁定同步之后由于媒体缺陷产生轻微的时钟误差或相位偏移情况下 实现再同步即可。应当指出，虽然在常规的格式化方法中VFO2比8字 节长以确保具有与在PID1中相同的监测可靠性，但是在本发明中VFO2 的长度是由于扇区字节数的限制经过权衡而确定的。所以，相对于电 路操作，不在VFO2设定限幅电平。
利用由PLL125产生的再现时钟，PLL125使数据限幅器124的数 字信号输出同步和转换为从PLL125输出的信道位流。
为了读取标题区数据，利用一种位模式匹配方法检测地址标记 AM，所说地址标记AM是一种唯一的信道位模式，以甄别位单元时序和 确定字节限值。3字节的地址标记AM包含一个14T的标记和一个14T 的空白。需要指出，在扇区的任何其它部分，包括数据记录区，都没 有发现这种模式。
在根据以上第一实施例的光盘扇区格式中，地址标记AM之后为 Pid、IED、和PA，总长度为7字节。通过将这7字节分离和以由AM 检测器134控制的输入时序将它们输入到地址解调器129中可以再现 标题区信息。在每个PID再次实施字节同步，因为在标题区的每个PID 中有一个地址标记AM，所以在每个标题区中每个Pid的标题区信息总 共再现四次。
在如上所述再现电路工作以再现标题区时，它首先需要检测标题 区以开始上述工作。这是利用差值信号完成的，在跟踪控制过程中该 差值信号仅仅出现在标题区。但是，和信号也出现在标题区，如图12 中波形所示，和写入使用数据的数据记录区中。但是，即使使用相变 媒体写入数据，而标记适当地记录在记录道中心时，差值信号也不会 出现在数据记录区。所以，通过监测差值信号包络线的绝对值是否超 过特定值能够检测标题区。
包络线检测器检测差值信号波形正负两侧的包络线。将这些正极 性和负极性包络线输入到CAPA检测器133中。
参见图10，正极性包络线信号通过检测差值信号波形正极性侧的 包络线而产生。该正包络线信号在从PID1和PID2再现的差值信号的 正极性侧达到最大幅值，在PID3和PID4下降到基本为零。
负极性包络线信号同样通过检测差值信号波形负极性侧的包络线 而产生。该负包络线信号在PID1和PID2基本下降到零，在从PID3 和PID4再现的差值信号的负极性侧达到最大幅值。
所以该CAPA检测器133将正包络线信号与PID1、PID2、PID3、 和PID4中地址标记AM检测时序的一个特定正阈值进行比较，通常获 得H、H、L、L的比较结果。该CAPA检测器133还将负包络线信号与 同一检测时序的一个特定负阈值进行比较，通常获得L、L、H、H的比 较结果。需要指出，在两种情况下H表示包络线信号的绝对值大于或 等于该阈值的绝对值，L表示包络线信号的绝对值小于或等于该阈值 的绝对值。
参见图11，顶面记录道扇区标题区中的正极性包络线信号在PID1 和PID2下降到基本为零，而在从PID3和PID4再现的差值信号正极性 侧达到最大幅值。负极性包络线信号同样在从PID1和PID2再现的差 值信号负极性侧达到最大幅值，在PID3和PID4基本下降为零。
然后当CAPA检测器133按照PID1、PID2、PID3、和PID4的地址 标记AM检测时序比较正包络线信号和负包络线信号时，通常分别获得 L、L、H、H和H、H、L、L的比较结果。
因为两种包络线信号的比较结果在凹槽记录道标题区与在顶面记 录道标题区不同，所以根据包络线信号能够检测凹槽记录道极性和顶 面记录道极性。其结果作为记录道极性信号输出。跟踪控制系统利用 这个记录道极性信号以适当地控制顶面跟踪和凹槽跟踪。
当检测四个PID时通过以上述相同的方式比较差值信号波形也能 够检测标题区。这种比较的结果从CAPA检测器133中作为标题区甄别 信号输出。扇区数据记录区开始的时序也是根据该标题区检测结果获 知的，这样就有可能转换再现信号选择器122使得在确定为数据记录 区的期间内让和信号通过从而可以再现数据。
应当指出，包络线检测器的响应速率是受到限制的以避免由媒体 缺陷引起的操作误差，和能够利用标题区VFO1区起点的多个字节检测 标题区。需要指出，如上所述如果利用持续5微秒的一个差值信号检 测标题区，则需要9个字节。
跟踪偏移是利用上述的PID中预先压印凹坑的偏移位置根据光盘 反射的和信号检测的。如图12所示，和信号的最大幅值受到四个PID 中VFO的限制。当光学头的光学系统处于平衡工作状态，光点跟踪记 录道中心时，PID1和PID2的VFO电平和PID3和PID4的VFO电平是 相同的。当跟踪偏离记录道中心时，根据光点跟踪偏离记录道的远近 程度在PID1和PID2的VFO电平与PID3和PID4的电平之间产生一个 差值。
为了确定这个差值，CAPA检测器133输出识别PID1和PID2中VFO 区的VFO甄别信号A，和识别PID3和PID4中VFO区的VFO甄别信号B。 这两个信号用于控制采样保持电路A144对PID1和PID2的VFO时序的 和信号电平进行采样和保持其电平，以及控制采样保持电路B145对在 PID3和PID4的VFO时序的和信号电平进行采样和保持其电平。
利用基于日本已审查专利申请(特许公报)H7-46430(1995-46430) 中所述方法的一种复合记录道摆动方法来进行跟踪偏差校正，其中再 现信号幅值的采样点是由一个固定单频模式构成的VFO。这是必需的， 因为专门为跟踪偏差检测提供的摆动凹坑由于扇区长度的限制而无法 使用，所以可取的是使用一个尽可能长的稳定幅值区。通过施加反馈 控制以根据标题区的摆动PID区的预先压印的VFO凹坑均衡再现电平 I(PID1)、I(PID2)、I(PID)3、和I(PID4)，同时利用推挽式控制连续 地调整跟踪伺服以准确地跟踪顶面记录道和凹槽记录道，就能够实现 这种低频跟踪偏差校正。
根据本发明第一实施例构成的这种光盘在径向和记录道方向均具 有非常高的记录密度。所以，如果要实现以低检测误差速率和高可靠 性进行信号检测和数据再现，就需要消除尽可能多的潜在的检测误差 源。当使用采用单光束光学系统的推挽式跟踪伺服控制时，如上所述 偏差校正变成一个显著的问题。
也如上所述，利用和信号的跟踪偏差校正和利用差值信号的记录 道极性检测在PID再现过程中可以同时完成。通过采用在本发明的第 一实施例所述的PID格式，这两种功能已经结合到光盘的物理格式 中。如上所述的本发明的光盘驱动装置通过应用两个信号处理电路在 PID再现过程中同时实现利用和信号的跟踪偏差校正功能和利用差值 信号的记录道极性检测功能。
本发明的光盘和光盘驱动装置借助于以上实施例中所述的结构实 现了下述效果。
利用根据本发明构成的一种光盘可以实现用单螺旋顶面-凹槽格 式的光盘作为可重写光盘，根据本发明构成的一种光盘包括预先压印 的凹坑区，其中包括一个镜像区和四个物理地址区PID，每个PID具 有一个单频模式区VFO、地址标记AM、地址区Pid、地址误差检测区 IED、和后同步码PA。
通过将预先压印的凹坑区分成两个部分，和以摆动模式将这两个 部分设置为偏移到凹槽记录道中心的内圆周侧和外圆周侧，还能够使 用于再现本发明的光盘光盘驱动装置借助于每个扇区起点处的地址信 号校正跟踪偏差和准确地检测顶面记录道与凹槽记录道之间的转换 点。
还能够比较容易地确保与用于例如数字视频应用中的只读光盘的 格式兼容性。
还能够实现一种物理格式，从而提高数据重写可靠性和地址信号 读取可靠性。
还能够利用根据本发明构成的光盘驱动装置准确地校正跟踪偏差 和准确地检测顶面记录道与凹槽记录道之间的转换点。
虽然已经描述了本发明，但是显然可以以多种方式改进本发明。 不能认为这种改进脱离了本发明的构思和范围，对于本领域技术人员 来说显而易见的所有诸如此类的改进都包括在以下的权利要求范围 中。