專利名稱：用于域擴展讀出的動態復制窗口控制的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于讀出諸如包括一個記錄或存儲層和一個擴展或讀出層的MAMMOS(磁放大磁光系統)盤的域擴展記錄媒體的方法和設備。
在磁光存儲系統中，被記錄標記的最小寬度由衍射極限確定，也就是由聚焦透鏡的數值孔徑(NA)和激光波長確定。所述寬度的減少通常基于應用較短波長的激光和較高NA的聚焦光學器件。在磁光記錄期間，通過使用激光脈沖磁場調制(LP-MFM)，最小比特長度可以被減少到低于所述光衍射極限。在LP-MFM中，比特轉移由所述磁場轉換確定，并且溫度梯度由所述激光交換引起。
圖3顯示一個新月形比特或者如在所述記錄層中由LP-MFM以0.6μm寬度和0.2μm厚度記錄構成的被記錄域的典型模式。磁超級分辨率(MSR)或域擴展(DomEx)方法已經被提議用于以這種方法被記錄的小新月形標記的讀出。這些技術是以具有幾個磁靜態或交換耦合層的記錄媒體為基礎的。
圖2顯示一個用于這種MSR媒體的記錄或存儲層rc1以及讀出層rd1的典型的棧。在圖2中，箭頭dmd指示盤移動方向。在讀出期間，磁光盤上的讀出層rd1被安排屏蔽相鄰比特，同時根據域擴展，在點m中心的域d被擴展。所述域擴展技術超過MSR的優點導致具有低于衍射極限長度的比特可以被用和具有可與衍射極限點長度相比的長度的比特類似的信噪比(SNR)檢測。MAMMOS是一種基于磁靜態耦合存儲和讀出層的域擴展方法，其中，磁場調制被用于在讀出層rd1中被擴展的域d的擴展和收縮。
在上述象MAMMOS的域擴展技術中，來自存儲層rc1的被寫的標記依據激光加熱以及外部磁場的幫助被復制到讀出層rd1。由于這個讀出層的低矯頑磁性，被復制的標記將擴展以填充所述光點并且可以被用不依賴于所述標記大小的飽和信號級別檢測。外部磁場的反向對于被擴展的域進行收縮。另一方面，在所述存儲層中的空間將不被復制并且將不出現擴展。因此，在這個實例中沒有信號將被檢測。
所述光點的熱分布被使用以便在存儲層rc1中讀出所述比特或域。當讀出層rd1的溫度在預先確定的閾值之上時，所述磁域被從存儲層rc1復制到磁靜態地被耦合的讀出層rd1。這是因為來自存儲層rc1的，與這個層的磁化成比例的雜散場Hs作為溫度的函數而增加。
圖4顯示一個表示作為溫度的函數的存儲或記錄層的磁化Ms特征的示意圖。根據圖4，磁化Ms作為溫度范圍恰好高于補償溫度Tcomp的溫度的函數而增加。這個結果起因于稀土過渡金屬元素(RE-TM)合金的使用，它產生具有相反方向的兩種抵消磁化MRB(稀土成分)和MTM(過渡金屬成分)。
圖5顯示一個表示作為溫度的函數的讀出層rd1的矯頑磁性作用的示意圖。讀出層rd1的矯頑磁性作為恰好高于補償溫度Tcomp的這個區域中的溫度的函數而減少。在圖5中用例子顯示了具有不同的補償溫度的兩個層。
通過應用外部磁場，在讀出層rd1中被復制的域獨立于原始域的大小擴展成一個飽和檢測信號。這個復制過程是非線性的。當溫度高于所述閾值時，磁域被從存儲層rc1耦合到讀出層rd1。對于高于這個閾值溫度的溫度，下列條件被滿足HS+Hext≥Hc(1)其中，Hs是讀出層rd1上的存儲層rc1的雜散場，Hext是被應用的外部磁場，Hc是讀出層rd1的矯頑場。這個復制出現的空間范圍被稱作‘復制窗口’w。這個復制窗口w的大小對于準確讀出是非常關鍵的。當條件(1)未被滿足(復制窗口w＝0)時，根本沒有復制發生。另一方面，過大的復制窗口w將導致與鄰近的比特(標記)重疊并且將導致額外的‘干擾峰’。復制窗口w的大小取決于溫度曲線圖的準確形狀(例如，取決于激光器功率并且取決于周圍溫度)，被應用的外部磁場的強度，并且取決于可以顯示范圍變化的材料參數。
一方面，在所述讀出過程中被使用的激光器功率應該足夠高以便能夠復制。另一方面，較高的激光器功率增加了溫度感應的矯頑磁性分布和位模式的雜散場分布的重疊。隨著逐漸增加的溫度，矯頑磁性Hc減少而雜散場增加。當重疊太大時，由于相鄰標記產生的錯誤信號導致不再可能正確讀出一個空間。這個被允許的激光器功率最大值和被要求的激光器功率最小值之間的差值確定了所謂的功率范圍(power margin)。這個功率范圍隨著比特長度減少而減少。實驗顯示，當應用現在的方法時，在小于1％的小功率范圍上，0.10μm比特長度可以被正確地檢測。因此，為了較高的密度，所述功率范圍保持很小，所以在讀出期間光功率控制十分重要。
按照慣例，即，在相位變化記錄或傳統磁光記錄中，在讀出模式期間激光器功率被一個反饋環控制，這個反饋環使用例如所謂的前向讀出二極管(FSD)來測量激光器輸出功率。在寫期間，一種額外運行的最佳功率控制方法可以被用于提供吸收控制；例如，這樣一種方法，在寫過程中使用反射光。
然而，對于MAMMOS盤的健壯讀出，這些環路的準確度到目前為止很不夠。例如，周圍溫度中的變化通常未被FSD測量，但是它影響所述復制窗口。
另一個想法是通過根據已知的順序計算被檢測的MAMMOS脈沖數量或者根據被記錄的DC自由調制代碼計算被檢測信號的連續數字和來控制所述激光器功率。在這些實例中，不足的激光器功率將導致比預期數量少的脈沖，這是因為在某些情況下沒有復制發生。另一方面，過大的激光器功率將導致比預期多的脈沖。這種脈沖計算控制方法的缺點是，必須故意地制造錯誤以便獲得錯誤信號。
本發明的一個目的是提供一種用于域擴展讀出的讀出方法和讀出設備，通過它可以獲得一種健壯的和可靠的讀出過程。
根據本發明，通過提供一種如權利要求1中所述的方法并且通過提供一種如權利要求8中所述的設備，這個目的被達到。
因此，通過使用感應時鐘偏差作為復制窗口控制函數的輸入來提供一種動態復制窗口控制函數。復制窗口大小的準確度因此被增加以改進所述讀出過程的健壯性和可靠性。
所述時鐘信號可以被從讀出脈沖、擺動槽或者在盤中被提供的細微壓紋時鐘標記、或者其中任何組合中恢復。
預定參數可以對應于輻射功率值。可替代地，預定參數可以對應于外部磁場強度。在另外的實施方案中，預定參數可以對應于輻射功率值和磁場強度的組合。現在，一種粗略控制可以基于輻射功率值被執行，同時一種細微控制隨后可以基于外部磁場強度被執行。依據穩定性和功率消耗，這個選項是優選的。盡管如此，相反的選項也是可能的。例如，可以通過改變讀出系統磁頭的線圈電流來改變磁場強度。當然，如上述，兩種參數可以被結合使用，即，實現一種被結合的粗略和精細控制函數。
此外，控制信息可以被從來自預先確定的設定值的被恢復的時鐘信號相位誤差最大值的偏差獲得。所述預先確定的附加變化模式可以是一個預先確定頻率的周期模式。特別，所述周期模式可以是一個正弦波模式，這樣以便提供容易鎖定方向。可替代地，所述周期模式可以是一個方波模式，優選地在二分之一比特頻率或者二分之一比特頻率的整數倍上；這具有易于在激光器或者線圈驅動器電路中實現的優點。
外部磁場可以被磁場控制裝置支持，直到標記區域被復制并且隨后響應于讀出脈沖的檢測可以被反轉。
其它有利的實施方案在從屬權利要求中被定義。
下面，將以優選實施方案為基礎并且參考附圖描述本發明，其中
圖1根據一個優選實施方案顯示磁光盤播放器的示意圖；圖2顯示一個在磁超級分辨率(MSR)媒體中記錄層以及讀出層的典型的棧；圖3顯示在存儲層中被構成的典型的新月形域區域；圖4顯示一個表示作為溫度函數的記錄層磁化特征的示意圖；圖5顯示一個表示作為溫度函數的讀出層矯頑磁性特征的示意圖；圖6顯示一個代表作為矯頑磁性、外部磁場以及激光器功率的函數的復制窗口大小的靈敏度的示意圖；圖7顯示一個表示作為溫度函數的復制窗口大小的特征的示意圖；圖8顯示用于恒定讀出參數以及大小等于b/2的小復制窗口的讀出信號；圖9顯示用于被增大的復制窗口的讀出信號；圖10根據一個優選實施方案顯示一個時鐘恢復電路的框圖11顯示一個表示作為閾值溫度函數的復制窗口大小和相位誤差振幅特征的示意圖。
將以如圖1中所示的MAMMOS盤播放器為基礎描述一個優選實施方案。
圖1根據一個優選實施方案用示意圖顯示盤播放器的結構。所述盤播放器包括一個具有用于磁光記錄媒體或記錄載波10的照射的激光輻射部分的光拾取單元30，諸如一個具有在記錄期間已經被轉換成具有與代碼數據同步周期的脈沖的光的磁光盤，以及一個包括磁頭12的磁場應用部分，它在磁光盤10上記錄和重放時，以被控制的方式應用磁場。在光拾取單元30中，一個激光器被連接到激光器驅動電路，它從記錄/讀出脈沖調整單元32接收記錄和讀出脈沖，從而在記錄和讀出操作期間控制脈沖振幅以及光拾取單元30的激光器的定時。記錄/讀出脈沖調整電路32從時鐘發生器26接收時鐘信號，它可以包括一個PLL(鎖相環)電路。
應當指出，為了簡單，磁頭12和光拾取單元30被顯示在圖1中的盤10的對邊。然而，根據優選實施方案，它們應該被安排在盤10的相同邊。
磁頭12被連接到磁頭驅動器單元14并且在記錄時通過相位調整電路18從調制器24接收代碼轉換數據。調制器24把輸入記錄數據轉換成指定代碼。
在重放時，磁頭驅動器14通過重放調整電路20從定時電路34接收定時信號，重放調整電路20生成用于調整定時和應用于磁頭12的脈沖振幅的同步信號。定時電路34從如稍后描述的數據讀出操作得到它的定時信號。因此，與數據相關的磁場轉換可以被完成。記錄/重放開關16被提供用于在記錄時和重放時轉換或選擇將被應用于磁頭驅動器14的各自的信號。
而且，光拾取單元30包括一個檢測器用于檢測從盤10反射的激光并且用于產生應用于解碼器28的相應的讀出信號，該解碼器被安排解碼所述讀出信號以便產生輸出數據。而且，由光拾取單元30產生的讀出信號被應用于時鐘發生器26，其中，從盤10的壓紋時鐘標記被獲得的時鐘信號被提取或者恢復，并且為了同步，它把所述時鐘信號應用于記錄脈沖調整電路32和調制器24。特別，數據信道時鐘可以被在時鐘發生器26的PLL電路中產生。應當指出，從時鐘發生器26被獲得的時鐘信號也可以被應用于重放調整電路20，從而提供可以支持被定時電路34控制的與數據相關的轉換或同步的參考或后退同步。
在數據記錄實例中，光拾取單元30的激光器被用符合于數據信道時鐘周期的固定頻率調制，并且旋轉盤10的數據記錄區或點在相等的距離被局部加熱。此外，時鐘發生器26輸出的數據信道時鐘控制調制器24以便以標準時鐘周期產生數據信號。所述記錄數據被調制器24調制和代碼轉換以便獲得符合于記錄數據信息的二進制運行長度信息。
磁光記錄媒體10的結構可以符合于在JP-A-2000-260079中被描述的結構。
在圖1中所示的優選實施方案中，提供定時電路34用于把與數據相關的定時信號應用于重放調整電路20。作為一種選擇，通過把所述定時信號應用于磁頭驅動器14，外部磁場的與數據相關的轉換也可以被完成，以便調整外部磁場的定時或相位。所述定時信息被從在盤10上的(用戶)數據獲得。為達到這個目的，重放調整電路20或磁頭驅動器14被用于提供一個通常是在擴展方向中的外部磁場。當MAMMOS峰值的上升信號邊緣在被連接到光拾取單元30的輸出的輸入線上被定時電路34檢測時，所述定時信號被應用于重放調整電路20，這樣磁頭驅動器14稍后被控制來反轉所述磁場，以便在讀出層中壓縮被擴展的域，并且稍后把所述磁場復原到擴展方向。峰值檢測和磁場復原之間總的時間由定時電路34設置以便符合于最大限度被允許的復制窗口以及在盤10上一個信道比特長度的總和(乘線性盤速度)。
在下文中，根據一個優選實施方案的動態復制窗口控制函數將被描述。圖6是一個代表作為矯頑磁性、外部磁場、激光器功率的函數的復制窗口大小靈敏度的示意圖。試驗顯示，為了所述域的健壯讀出，激光器功率必須被以好于0.8％的精確度控制。如在圖6中指示的，復制過程的閾值溫度在其中雜散磁場Hs和外部磁場Hext的總和等于矯頑磁性Hc的點被確定。在該圖的較低部分，光點的溫度曲線圖TP和亮度曲線圖IP在磁道的切線方向中被繪制。由于盤的移動，在盤移動方向中，溫度曲線圖TP具有不對稱形狀并且亮度曲線圖IP稍先于溫度曲線圖。如在圖6的較低的左側部分由灰色矩形區域指示的，復制窗口的大小w隨后由在閾值溫度Tthreshold上的溫度曲線圖TP的寬度確定。
如一個一階模型，溫度曲線圖TP的頂部可以被看作是一條拋物線(注意，只有溫度曲線圖的頂部被用于達到所需要的高分辨率讀出)。這可以被表示如下T(x)＝ax2+bx+c復制窗口的寬度現在是一個取決于閾值溫度Tthreshold的平方根函數，如用下面的方程式所示wx=b2-4ac+4aTthresholda]]>復制窗口出現的開始溫度現在是Tthreshold＝c-b2/4a在圖7中，上述函數Wx(T)被用示意圖表示。陰影線部分是用于MAMMOS讀出的適當的工作區域，其中如果所述系統被適當地同步，將沒有干擾峰出現。如根據圖7可以被推測的，復制窗口大小w根據平方根函數增加，同時復制窗口大小w的變化數量，也就是曲線圖的切向斜率或導數，取決于實際的閾值溫度。如下所述，這個事實可以被用于提供復制窗口控制函數性。
在此被提議的解決方案是通過使用來自在所述讀出模式中被檢測的數據信號的信息，連續不斷地測量復制窗口的大小w。圖8顯示一些關鍵信號，用于在具有恒定的激光器功率、恒定的周圍溫度、同類的盤性質、恒定的磁場強度、恒定的線圈-盤距離、等等的穩態情況中MAMMOS盤的讀出。上面的圖顯示在存儲層中的磁比特。第二個圖顯示磁比特模式和復制窗口的重疊信號(卷積)。第三個圖顯示外部磁場，底部的圖顯示合成的MAMMOS信號。當重疊信號非零時，域復制將發生。如已經提及的，外部磁場保持為高，直到一個比特或域被從存儲層復制并且在讀出層中被擴展。隨后，在一個固定的延遲之后，所述外部磁場被反轉并且所述域被壓縮，直到下一個比特轉移或域復制出現。
圖9顯示一個類似于圖8的示意圖，但是現在將被控制的參數之一，例如激光器功率被故意增加。這種增加/減少(擺動)根據一種預定的變化模式，例如具有小振幅的周期模式被進行。擺動導致復制窗口大小與擺頻同步增加或者減少。比較圖8和9，顯然，當復制窗口大小增加時，下一個轉移將比預期稍早出現。另一方面，當復制窗口大小減少時，下一個轉移將被稍微延遲。這是在圖9中所示的相位誤差Δφ。然而，如根據圖7可以被推測的，復制窗口大小的增加或減少，以及因此的相位誤差值Δφ取決于實際的閾值溫度。
當擺頻位于時鐘發生器26的時鐘恢復PLL電路帶寬之上時，這個PLL電路的相位誤差可以被用于檢測與被預期的轉移位置的小偏差或相位誤差Δφ。被引入的擺動或變化模式的頻率偏差的平均值應該是零。
圖10根據優選實施方案顯示一個時鐘發生器26的PLL電路的例子。被檢測的從拾取單元30輸出的運行長度信號被應用于相位檢測器261，其中運行長度信號的相位被與從時鐘分頻器265獲得的反饋信號的相位比較，壓控振蕩器(VCO)264的輸出信號被應用于所述時鐘分頻器265。符合運行長度信號和反饋信號之間相位差值的相位檢測器261的輸出被應用于環路濾波器263，用于提取在PLL電路中將被相位控制的希望的頻率。具有環繞所述擺頻的中心頻率的帶通濾波器262可以被用于相位誤差Δφ的低噪音檢測，也就是鎖定檢測。在此被獲得的相位誤差Δφ也不能被用作用于激光器功率控制的絕對誤差信號，因為只有絕對刻度是已知的，但是不存在參考(零或偏移)。這意味著只有復制窗口大小的變化可以被測量。
為了防止這個問題發生，作為一個溫度函數的復制窗口大小w的導數可以被測量以便獲得用于控制所述復制窗口大小的控制信息。
圖11顯示圖7的復制窗口特征的導數。由于所述復制窗口大小的導數或變化數量的事實直接導致相位誤差Δφ，被檢測的相位誤差Δφ的振幅符合所述導數并且因此可以被用于復制窗口控制。作為一個參考條件，相位誤差Δφ的振幅必須滿足最初確定的設置條件或者調整點sp。與這個調整點sp的偏差隨后可以被用作一個控制信號PE，該控制信號PE用于激光器功率控制過程或者用于控制任何其它適當的讀出參數，例如外部磁場強度。
由于諸如線圈-盤距離、周圍溫度、等等參數中的變化，在復制窗口大小w中的任何變化被例如本例子中的激光器功率的被控制的參數抵消。
然而，當激光器功率被控制時，系統可能受導致被應用的擺動信號相位移動的微熱存儲器的損害。原則上，通過在所述控制環路中引入一個延遲，這個移動可以被補償，它應該是一個盤速度的函數并且還取決于盤棧(熱設計)。作為一種選擇，例如通過改變線圈電流，外部磁場強度可以被用作控制參數。應當指出，這個控制等于如圖6中關系式所給出的，這是由于響應于外部磁場Hext的強度，所述閾值溫度也被移位。在這種情況下，所描述的思想將沒有較大地變化。
應當指出，本發明可以被用于任何用于域擴展磁光盤存儲系統的讀出系統。任何適當的讀出參數可以被改變以便控制復制窗口大小。而且，任何適當的變化模式可以被用于被選擇的讀出參數，以便導出所述讀出信號的相位誤差。因此，所述優選實施方案在附加權利要求范圍內可以改變。
權利要求
1.一種用于讀出磁光記錄媒體的讀出方法，所述媒體包括一個存儲層和一個讀出層，其中，通過在由輻射功率加熱后并且借助于外部磁場從所述存儲層復制標記區域到所述讀出層，而在所述讀出層中產生一個導致讀出脈沖的被擴展的域，所述方法包括步驟a)通過響應于得自所述讀出脈沖的控制信息而改變預先確定的讀出參數，來控制所述復制過程的空間復制窗口的大小，b)把預先確定的附加變化模式應用于所述預先確定的參數，以及c)從時鐘信號的偏差獲得所述控制信息。
2.根據權利要求1中所述的方法，其中，所述時鐘信號被從所述讀出脈沖、從擺動槽、或者從所述記錄媒體上提供的被壓紋的標記、或者從其任何組合中恢復。
3.根據權利要求1或2中所述的方法，其中，所述預先確定的參數對應于所述輻射功率的值。
4.根據權利要求1或2中所述的方法，其中，所述預先確定的參數對應于所述外部磁場的強度。
5.根據權利要求1或2中所述的方法，其中，所述預先確定的參數對應于所述輻射功率的值和所述外部磁場的強度的結合。
6.根據權利要求5中所述的方法，其中，所述輻射功率的所述值和所述外部磁場的所述強度中的一個被用于粗略控制，而另一個被用于精細控制。
7.根據權利要求4到6任何之一中所述的方法，其中，所述外部磁場的所述強度通過改變磁頭的線圈電流被改變。
8.根據權利要求1到7任何之一中所述的方法，其中，所述控制信息被從所述被恢復的時鐘信號的相位誤差的最大值與預先確定的設定值的偏差獲得。
9.根據權利要求1到7任何之一中所述的方法，其中，所述預先確定的附加變化模式是一個有預先確定頻率的周期模式。
10.根據權利要求9中所述的方法，其中，所述周期模式是一個正弦波模式。
11.根據權利要求9中所述的方法，其中，所述周期模式是一個方波模式。
12.根據權利要求11中所述的方法，其中，所述方波模式的頻率對應于二分之一比特頻率或者二分之一比特頻率的整數倍。
13.根據權利要求1到7任何之一中所述的方法，其中，所述時鐘信號通過使用鎖相環功能被恢復。
14.一種用于從磁光記錄媒體讀出的讀出設備，所述媒體包括一個存儲層和一個讀出層，其中，通過在輻射功率加熱后并且借助于外部磁場從所述存儲層復制標記區域到所述讀出層，而在所述讀出層中產生一個導致讀出脈沖的被擴展的域，所述設備包括a)用于通過響應于得自所述讀出脈沖的控制信息而改變預先確定的讀出參數來控制所述復制過程的空間復制窗口的大小的控制裝置，b)用于把預先確定的附加變化模式應用于所述預先確定的參數的變化裝置，以及c)用于從時鐘信號的偏差獲得所述信息的時鐘恢復裝置。
15.根據權利要求14中所述的讀出設備，其中，所述時鐘恢復裝置被安排從所述讀出脈沖、從擺動槽、或者從所述記錄媒體上被提供的被壓紋的標記、或者從其任何組合中恢復所述時鐘信號。
16.根據權利要求14或15中所述的讀出設備，其中，所述控制裝置被安排來改變所述輻射功率值。
17.根據權利要求14或15中所述的讀出設備，其中，所述控制裝置被安排來改變所述外部磁場。
18.根據權利要求14或15中所述的讀出設備，其中，所述控制裝置被安排來改變所述輻射功率的值和所述外部磁場的強度的結合。
19.根據權利要求18中所述的讀出設備，其中，所述控制裝置被安排使用所述輻射功率的所述值和所述外部磁場的所述強度中的一個用于粗略控制，而另一個用于精細控制。
20.根據權利要求14到19任何之一中所述的讀出設備，還包括磁場控制裝置，用于維持所述外部磁場直到所述標記區域被復制，并且用于響應于所述讀出脈沖的檢測而反轉所述外部磁場。
21.根據權利要求14到20任何之一中所述的讀出設備，其中，所述時鐘恢復裝置被安排從所述時鐘信號的相位誤差的最大值與預先確定的設定值的偏差獲得所述控制信息。
22.根據權利要求14到21任何之一中所述的讀出設備，其中，所述時鐘恢復裝置包括一個鎖相環電路。
23.根據權利要求14到22任何之一中所述的讀出設備，其中，所述變化裝置被安排使用一個如所述預先確定的附加變化模式的、有預先確定頻率的周期模式。
24.根據權利要求23中所述的讀出設備，其中，所述周期模式是一個正弦波模式。
25.根據權利要求23中所述的讀出設備，其中，所述周期模式是一個方波模式。
26.根據權利要求25中所述的讀出設備，其中，所述方波模式的頻率對應于二分之一比特頻率或者二分之一比特頻率的整數倍。
27.根據權利要求14到26任何之一中所述的讀出設備，其中，所述讀出設備是一個用于MAMMOS盤的盤播放器。
全文摘要
用于讀出磁光域擴展記錄媒體(10)的方法和設備，其中域復制過程的空間復制窗口的大小通過響應于得自讀出脈沖的控制信息來改變預先確定的讀出參數而被控制。預先確定的附加變化模式被應用于所述預先確定的參數并且所述控制信息隨后被從時鐘信號的偏差得出。所述復制窗口的大小因此可以被動態地控制以便獲得一個健壯和可靠的讀出過程。
文檔編號H03L7/08GK1662979SQ03814026
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月5日 優先權日2002年6月17日
發明者A·H·J·英明克, C·A·維斯楚倫, M·W·布魯姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司