光盘和光盘驱动器的制作方法

专利名称：光盘和光盘驱动器的制作方法
背景技术：
本发明通常涉及使用光学装置的信息记录载体以及驱动该记录载体的驱动器，具体涉及一种存储用户数据并可控制对用户数据进行访问的信息记录载体以及驱动这种信息记录载体的驱动器。例如，本发明致力于实现一种记录视频信息、声音信息、文本信息、软件等类似信息并可存储用于访问光盘的安全码的光盘以及驱动该光盘的驱动器。
通常，光盘可以按区域划分为导入区，(用户)数据区和导出区。导入区位于用户数据区外端，在光盘被首先访问的那一侧，它包括控制数据。导出区为一个表示读取结束的缓冲区，它在与导入区相对的光盘的最外或最内圆周。导入区和导出区是用户不访问的区域，通常存储控制信息和测试信息。相反，数据区则是用户可以使用的区域，可记录及可复制光盘利用此区域来存储信息(或用户数据)。以类似的方式给控制区和数据区编址，光头根据其地址对其进行访问。另外，导入区、导出区和用户数据区通常以相同的记录方式来记录。
可记录及可复制光盘经常会遭到对其所记录内容的伪造和删除，所以对其所记录内容的稳定保护会很困难。同样也不希望未经授权的人存取和泄露可记录及可复制光盘上所记录的信息。但是，象日本申请号为No.10-199032的未决专利申请中的仅仅防止未经授权的拷贝对于解决这个问题还是远远不够的。另一方面，日本申请号为No.8-147704的未决专利申请则建议为了安全目的，应把安全数据而不是原始数据(或用户数据)记录在摆动区域。尽管该参考文件举例使用二次调制(或摆动)方法作为数据加载方法在用户数据区中存储除原始数据之外的安全数据，但该未决专利申请物看来是假定一种非可重写光盘。
因此，迄今为止，还没有推出一种既可保护可记录及可复制光盘，最好是标准化的光盘上所记录的内容，又可限制对该光盘的存取以保护所记录内容安全性的便宜而有效的方法。因此，当前的可重写光盘处于一种不设防状态，现在很难限制对该光盘的访问并保护所记录内容的原创性。
例如，传统的使光盘为不可写入性的方法可以维持稳定的防护，但是不能防止所记录内容的泄露。另外，如果光盘为非标准化的，其安全性要求将会导致不希望的复杂而昂贵的系统。例如，从标准化和商品化的产品(如某些医用光盘)可以看出，对标准化光盘的部分修改尽管保持了安全性，但是会导致一种特殊的、复杂而又昂贵的系统结构。
为了达到上述目的，本发明一个方面的可记录及可复制光盘包括连续且呈整体排列的用户数据区和控制区，其中用户数据区和控制区中的每个记录区沿圆周划分，给被划分的圆周的每个单元编址，再把每个编了址的单元划分为一组数据行以便对光盘进行记录，其中在控制区中的至少部分数据行上记录由可查错码数据和ID数据组成的控制数据，上述控制区的地址位于圆周记录区的地址中。根据这种光盘，控制数据被部分或全部记录在控制区中，在任何情况下都没有必要把它记录在光盘的整个圆周内。另外，控制区只存储与有限记录区相应的数据量。
本发明另一个方面用于可记录及可复制光盘的记录方法，其中光盘包括连续且呈整体排列的用户数据区和控制区，其中用户数据区和控制区中的每个记录区沿圆周划分，给被划分的圆周的每个单元编址，再把每个编了址的单元划分为一组数据行以便对光盘进行记录。该方法包括步骤利用具有最小基本周期的同步模式在部分控制区中记录数据，上述最小周期不同于复制数据行中记录和划分的数据的同步模式所使用的最小基本周期。
这种记录方法使用两种最小基本周期类型的同步模式。
本发明再一个方面用于驱动可记录及可复制光盘的光盘驱动器，其中光盘包括连续且呈整体排列的用户数据区和控制区，其中用户数据区和控制区中的每个记录区沿圆周划分，给被划分的圆周的每个单元编址，再把每个编了址的单元划分为一组数据行以便对光盘进行记录，其中在控制区中的至少部分沿圆周不连续划分的数据行上记录由可查错码数据组成的控制数据，上述控制区的地址位于圆周记录区的地址中。该光盘驱动器包括光拾取器，用于复制光盘；信号处理器，与光拾取器相连，用于处理光拾取器的输出；存储器，用于存储与控制数据信息相关的安全程序和安全数据；控制器，根据安全程序运行，当光拾取器所复制的控制数据与安全数据一致并且在复制过程中没有检测到错误，它就允许光拾取器和信号处理器记录和复制用户数据。该光盘驱动器与上述光盘是兼容的。
参照附图根据下面优选实施例的说明书，本发明的其他目的和进一步的特征就会很明了。
图5为一流程图，显示了示例性的可应用的安全程序。
优选实施例详述参照

图1-3，下面将给出本发明光盘100的说明。如图1所示，所发明的光盘100为可重写光盘，它包括导入区10，导出区30和介于它们之间的用户数据区60。这里，图1是所发明的光盘100的平面图。导入区10和导出区30构成了控制区50。存储器50存储必须的控制数据，这一点后面将会详细描述。导入区10和导出区30的位置可以相互调换。
导入区10在用户数据区60外面，由控制数据组成，它被设置在光盘被首先访问的那一侧。导出区30为显示读取结束的缓冲区，它位于与导入区10相对的光盘的最内或最外圆周。导入区10和导出区30为用户不访问的区，它们通常用于存储控制信息和测试信息。另一方面，数据区60则是用户可以使用的区，可记录及可复制光盘100利用这个区来记录视频信息、声音信息、文本信息、软件和其他信息(或用户数据)。
光盘100利用控制数据(后面会参照图2和3对其进行详细说明)来控制对用户数据的访问。控制数据如果在光盘制作过程中被记录为永久数据，它会确保数据记录，同时提供稳定可靠的光盘系统。
现在参照图2给出导入区10和导出区30的结构的说明。这里，图2为一示意性框图，用于解释控制数据区和用户数据区之间的公用数据结构。控制区10和30具有相同的结构，把一个轨道(或一个圆周)划分为n个帧，即帧0至帧(n-1)。再把每个帧划分为由一个地址段和多个数据段组成的一组段。如图2所示，从数据段0到数据段m总共有(m+1)个数据段。可选地，控制区10和30可以分别包括不同数量的帧和数据段。
本实施例的光盘100把控制数据写入属于一个帧的部分数据段中。例如，可以把控制数据写入导入区10中帧0的头两个数据段(即数据段0和1)和导出区30中帧0的最后两个数据段(即数据段(m-1)和数据段m)中。换句话讲，四个数据段，导入区10中帧0的头两个数据段0和1以及导出区30中帧0的最后两个数据段(m-1)和m构成了控制数据，但是这仅仅是为示例性目的，也可以有所不同，例如，也可以把控制数据写入导入区10中帧0的数据段0至m，而导出区30中不记录控制数据。
本发明的第一个特征是当前实施例的光盘100不把控制数据记录在一个完整的轨道上。第二个特征是控制数据可以被离散记录。此处“离散”指的是所有存储控制数据的数据段都不连续排列。离散排列可以包括相同帧(即具有相同的地址)中的不同数据段，不同帧(或不同的地址)中的不同数据段，和不同控制区(例如导入区10和导出区30)中的不同数据段。
如上所述，控制数据控制对用户数据的访问，影响用户数据的安全性。通常，安全级别取决于控制数据是否存在以及识别控制数据的难度。安全级别通常会随系统的复杂程度而增加。但另一方面，系统复杂了就会造成成本增加，可靠性降低。而随着系统变得简单，可靠性水平通常会增加。
作为这个问题的一种解决方式，本发明人发现最好是减少控制数据的数据量，这样控制数据本身的存在就会很难发现。除非是发现了控制数据，否则就识别不出控制数据。另外，如果控制数据的数据量很小，其结构就会变得简单。在考虑了后面将描述的控制数据的功能之后，本发明人发现这种用于ISO标准的磁光盘的控制轨道中的传统数据量对于本实施例的控制数据而言是不必要的。
另外，本发明人还发现，最好使用控制区50而不是用户数据区60来存储控制数据。因为控制区50是用户不经常访问的区，所以它可以用作保持安全性的专用区。而且，当使用摆动(wobble)对用户数据区60进行调制时，它会与传统的光盘和光盘驱动器不兼容，造成成本增加。因此，本实施例的光盘100允许使用传统标准的光盘。
本发明人发现，把控制数据的记录区限制在轨道的一部分是使控制数据的存在难以被察觉到的一种有效方法。因此，记录控制数据的区没有必要覆盖光盘100的整个圆周，只需为其分配一个记录控制数据所必须且足够的区即可。因为控制和其他信息按传统方式是按每个轨道记录的，所以居心不良的人会利用显微镜或类似设备检查每个轨道以找到控制信息。另一方面，本实施例限制了控制数据的记录区，这样当上述居心不良的人在仔细检查了轨道的一部分后可能就会确定没有控制数据存在或放弃对控制数据的搜索。
提议把控制数据进行分割和记录的本发明人发现最好把控制数据记录在控制区50上多个物理分开的区上。要记录在多个区中的控制数据可以是这些区中的相同的或不同的信息。把相同的控制数据重复记录在多个区中可以避免当某一区损坏时造成数据丢失，从而提高了可靠性。例如，写入图2中所示数据段1中的控制数据可以与写入数据段0中的控制数据重复。特别地，因为光盘100很容易遭到锈蚀并因此而造成光盘的最内或最外边的数据丢失，所以最好在导入区10和导出区30中重复记录控制数据。
在多个区中记录控制数据的不同内容可以提高控制数据的可靠性，因为有意义的控制数据只有在采集到所有的控制数据后才能得到。如果必要的话，可以通过专门的方法把记录在多个数据段中的控制数据片段合成为有意义的控制数据。例如，导入区10的数据段0和1中的控制数据片段可以以一种顺序合并，而导入区10的数据段(m-1)和m中的控制数据片段则以相反的顺序合并。可供选择的是，数据段中有一个可以定义其余控制数据的数据段的合并方式。
上述对控制数据的排列在特点上有助于防止控制数据被第三者利用显微镜仔细检查光盘100而轻易发现。与本实施例所不同的是，上述特征中只有一个可以使用。控制数据只可以在控制区10或30中的多个分离开的数据段中被分割。
本实施例的控制数据包括ID数据和查错码数据。可供选择的是，控制数据还可以包括对数据区60中记录的用户数据的复制和使用进行补充的数据。由于显微镜测试中很难识别，最好使用预摆动(pre-wobble)而不是预凹入(pre-pit)来记录控制数据。
控制数据中所包含的ID数据起到光盘100的标识符的作用，用于防止在后面要描述的专用驱动器不能识别ID时，光盘100中所存储的部分或全部用户数据被访问。例如，若某人企图偷走本实施例的光盘100并用普通光盘驱动器对其进行复制，他就不能访问所有的用户数据，或只能访问部分用户数据，因为上述驱动器无法识别光盘100中存储的ID数据。在后一种情况下应当理解，可以根据安全级别把存储在光盘100中的用户数据进行分类和记录。
控制数据进一步包括查错码数据如奇偶校验码。查错码会检测读取控制数据过程中的任何阻抗，例如控制数据是否有损坏或存储控制数据的数据段是否有损坏。因此，只有真正有效的控制数据才可以被提取和使用，由此查错码便提高了控制数据的可靠性。另外，由于有查错码，控制数据还可以检测错误。因此，控制数据并不仅仅是简单的ID数据，还可以用于防止仿造。
而且，本发明人发现最好使用时钟来记录控制数据，这种记录控制数据的时钟与记录用户数据的时钟不同。在记录控制数据时，最简单的方式是使用用于记录用户数据的时钟。但是，当识别出记录位置时，应当认识到就很容易读出控制数据了。本实施例通过配置光盘100提高了控制数据的安全级别，这样除非使用能产生两种时钟的专用驱动器来对该光盘进行再现，否则便不能再现任何控制数据。
控制数据可以单独也可以与存储在光盘驱动器中的数据结合来保护用户数据的安全性。控制数据单独起作用的例子例如可以是一个预定的口令。控制数据或安全数据联合起作用的例子例如包括存储光盘100的ID序列号的控制数据，光盘驱动器中存储ID序列号的硬盘驱动器，和用于把ID序列号从光盘100中提取出来以及把所提取的ID序列号与所存储的ID序列号进行比较的校验程序。存储在光盘驱动器中的数据也可以存储在介质如软盘和CD-ROM中并交付给用户。另外，处于更高安全级别的目的，还可以把已知的加密协议与控制数据或安全数据和/或存储在硬盘驱动器中的数据关联起来。例如，可以把存储在光盘驱动器中的数据在线(例如，通过因特网或商务专线)传送，以使用数字标识和公开/私有密钥。
参照图3，下面是存储控制数据的数据段的示例性结构。此处，图3为一示例性框图，用于解释图2所示数据段0的内部结构。当然，数据段0并不局限于这种结构。
数据段0示例性地包括时钟标记72，缓冲区74和76，同步模式(synchronous pattern)78，控制数据80和帧尾86。时钟标记72为定义同步时钟信号(或频率)以进行数据再现的区。时钟标记72收集各个段的所有时钟标记的时钟，并利用PLL产生用于数据再现的时钟信号。如图2所示的数据段中，本实施例把控制数据存储在导入区10的数据段0和1以及导出区30的数据段(m-1)和m中。这样，就把这四个数据段的时钟标记收集起来并利用PLL生成用于复制控制数据的同步时钟信号。根据本实施例，用于复制控制数据的同步时钟信号所具有的周期为用于复制用户数据的同步时钟信号的整数倍。
缓冲区74和76用作由时钟标记72标记的固定导入区的缓冲部分。同步模式78为定义触发器的区，触发器可以表明读取管理数据的初始点。管理数据80包括两个数据82和84并存储控制数据。管理数据80中所存储的这两个数据中的一个或两个可用作控制数据。例如，可以把数据84配置为数据82的奇偶校验数据。如果必要，可以把用于存储控制数据的每个数据段中的每个管理数据区中的数据进行复杂的合并而形成一个控制数据。帧尾86是用于调整溢出位的预备区。
如上所述，本发明的光盘100利用时钟频率来记录和复制控制数据，这种时钟频率不同于用于复制用户数据的时钟频率。图3中把时钟标记72记录并复制到同步模式78中所使用的时钟频率与复制用户数据所使用的时钟频率相同。但另一方面，记录并复制管理数据80所使用的时钟频率则不同于复制用户数据所使用的时钟频率。换句话讲，给控制区50复制一个用户数据时钟，所复制的时钟用于同步化，然后改变时钟并复制管理数据80。在读取结束后，时钟还原为初始的用户数据时钟。
这样光盘100大大改变了用户数据和控制数据之间的记录和复制方法。即使控制数据的存在被公之于众，也不能用与复制用户数据相同的方法来复制控制数据。为了便于复制操作，把用于控制数据的时钟设定为用户数据时钟的整数倍。这样，发明的光盘100便提高了控制数据的安全性。最好在以与复制用户数据相同的方式复制控制数据时，对错误进行检测并把它在显示器上显示。可供选择的是，可以改变用于每个数据段的时钟。
可供选择的是，可以改变用于用户数据的调制法和用于控制数据的调制法。另外，在控制数据中调制法也可以改变。在后一个例子中，NRZ可用于数据段0和1，而Bi-Phase可用于数据段(m-1)和m。可以使用本领域中的任何调制法作为调制法，如FM，PM，M&M，1/7，2/7，8/16，4/15，和8/14。
如上所述，特许用户可以接收到与控制数据或安全数据协同工作的程序以及代表一种时钟或调制法的数据。用户可以把这种信息和程序存储在光盘驱动器的存储器中。本领域中的技术人员可以建立在操作系统如Windows 98上运行的这样的应用程序。
参照图4和5，下面将给出与所发明的光盘100兼容的光盘驱动器200的示意性结构的说明以及上述程序的一个例子。所发明的光盘驱动器200包括光拾取器602，信号处理器204，SCSI接口206，PCI总线208，CUP210，主存储器212，IDE总线214，硬盘驱动器216和显示器218。
光拾取器202从光盘100中读取控制数据和用户数据，并把它们发送到信号处理器204。但是，本实施例的光拾取器202，如后面所述，并不把控制数据和用户数据同时发送给信号处理器204，因为控制数据按照程序被首先提取出来，然后当控制数据存在于光盘100上时再复制用户数据。
信号处理器204通过把控制数据和户数据解调为RF信号来提取原始信息。把信号处理器204的输出提供给显示器218或扬声器(未显示)。因为控制数据和用户数据被记录为相同的RF信号，因此一个信号处理器204就足够了。在这点上，申请号为No.8-147704的日本未决专利申请，除了用于安全目的的用户数据之外，它还在用户数据区内利用二次调制(或摆动)法形成了安全数据，这样就需要两个信号处理器，进而造成昂贵而又复杂的驱动器。相反，本实施例最好地避免了这种结构，即只使用一个信号处理器204。这一点还将结合错误处理进行描述，后面将会提到。
主存储器212例如可以包括RAM和ROM。它会临时从硬盘驱动器216载入CPU210的操作所必须的程序，临时存储输入设备如键盘、鼠标、游戏杆等的输入，并存储系统操作所必需的信息。
由于SCSI接口206，PCI总线208和IDE接口214在本领域内已为大家所熟知，因此这里便略去对其的详细说明。当然，本发明的光盘驱动器200并不局限于这些输入/输出设备，任何能达到等同效果的输入/输出设备都可应用于所发明的光盘驱动器200。
硬盘驱动器216存储操作系统如Windows 98和每个部件(如各种驱动器)运行所必须的程序，它进一步还存储与本发明的光盘100相关的安全程序和随这种程序使用的预定数据。安全程序是与控制数据一起运行的程序，它是在从生产商或生产商所委托的经销商处购买光盘100时另外提供的。安全程序试图阻止未经授权的用户访问用户数据。当然，所需安全级别取决于用户数据的安全和保密级别。安全程序包括光盘100上记录控制数据的位置信息以及用于记录控制数据的调制法。
现在参照图5给出对安全程序的例子的说明。首先CPU210指示光拾取器202从光盘100中提取控制数据(如，光盘100的ID序列号和任何其他的编码)(步骤1002)。如上所述，安全程序存储控制数据的位置信息以及用于复制的调制法(包括时钟信息)。接下来，CPU210把控制数据与存储在硬盘驱动器216中的预定数据(例如，允许光盘驱动器200复制的光盘100的ID序列号的列表)进行比较(步骤1004)，确定它们彼此是否一致(此处的情况下，它们彼此是否部分一致)(步骤1004)。
在不能正常读出控制数据、读出的数据难以理解、以及控制数据不正确的情况下，启动错误处理程序(步骤1006)。在错误处理程序中，显示器218显示错误信息并提示重试。在任何情况下，信号处理器204都不能响应错误处理程序而复制用户数据，由此，便防止了用户数据的泄漏。当控制数据符合时，CPU210允许信号处理器204复制用户数据(步骤1008)。作为另一种选择，当控制数据不符合时，只允许访问不需要安全性的部分用户数据。
这里也可以考虑换一种调制法作为处理错误的手段。但是，如上所述，多种调制法就需要多个解调器，就会不利地造成复杂而又昂贵的驱动器。本实施例希望使用相同的解调方法进行解调。本实施例使用用于记录和复制控制数据的时钟频率，它不同于记录和复制用户数据所使用的时钟频率。因此，本实施例在使用同样的解调器的同时，在用户数据和控制数据之间改变解调方法。时钟频率的变化有利于错误处理。在用同步模式进行检测时，把时钟频率改变为控制数据时钟频率，利用控制数据时钟频率把控制数据进行解调并正确读出。
这种安全程序确定经授权的光盘驱动器200能否复制光盘100，并且还可以检测用户的ID序列号。另外确定经授权的用户是否可以操作光盘驱动器200也会进一步增强安全性。用户的ID序列号是由输入设备(未显示)如键盘输入到光盘驱动器200中的。还可以从已知的生物计量设备如指纹阅读器和虹膜识别器处获得额外的安全性。如果把光盘驱动器200通过因特网或商务专线如“美国在线”在线连接到中央控制器上，并由中央控制器来鉴定用户，那么安全性将会得到更进一步的提高。
本实施例在硬盘驱动器216中存储安全程序、安全程序所使用的预定数据以及系统程序(OS和每个部件运行所必需的其他程序)。但是，存储器不仅仅限于硬盘驱动器，如果容量允许的话，也可以使用非易失性的半导体存储器，如闪存。
当然，所发明的光盘驱动器200不但可以复制也可以记录光盘100。如上所述，本实施例的光盘100为可重写类型，用户可以把所希望的数据加入到用户数据中。可供选择的是，光盘100和光盘驱动器200可以通过在记录时写入和验证附加信息来增强安全性，这样便防止了被写入了部分不正确信息的光盘100的散布。因为只有被授权和鉴定的用户才可以记录用户数据，因此就可以防止对以前记录的用户数据的随意更改。
如前所述，本发明提出了一种便宜而又有效的方法来稳定的保护可记录及可复制标准化光盘上记录的内容，并且为了维护所记录内容的安全性，该方法还对光盘的访问作出了限制。
另外，本发明并不仅仅局限于这些优选实施例，只要不脱离本发明的范围，可以进行各种各样的修改和变更。例如，本发明可适用于各种类型的光盘(如CD，磁光盘，和DVD)。
根据所发明的光盘，因为控制数据被记录在只在部分环形记录区中有地址的控制区中，因此便不能轻易检测到控制数据的存在。因此，与把控制数据记录在整个环形记录区中的记录方式相比，本发明的控制数据的安全性得到了提高。
本光盘记录方法使用了多种同步模式，并且只有在使用了合适的同步模式时才允许复制所希望的数据，由此也增强了数据安全性。
除非预定条件得到了满足，否则光盘驱动器不允许访问所发明的光盘上的用户数据。因此，增强了光盘上用户数据的安全性。
权利要求
1.一种可记录及可复制光盘，它包括用户数据区和控制区，所述用户数据区和控制区连续且整体地设置，其特征在于，所述用户数据区和控制区中的每个记录区沿圆周划分，给被划分的圆周的每个单元编址，把每个编了址的单元划分为一组数据行，以至于所述光盘可以被记录，在所述控制区中的至少部分数据行上记录由可查错码数据和ID数据组成的控制数据，所述控制区的地址在圆周记录区的地址范围内。
2.一种用于可记录及可复制光盘的记录方法，可记录及可复制光盘包括用户数据区和控制区，所述用户数据区和控制区连续且整体排列，其中所述用户数据区和控制区中的每个记录区沿圆周划分，给被划分的圆周的每个单元编址，再把每个编了址的单元划分为一组数据行以便对所述光盘进行记录，所述方法包括步骤利用具有最小基本周期的同步模式在部分控制区中记录数据，上述最小周期不同于复制数据行中记录和划分的数据的同步模式所使用的最小基本周期。
3.一种用于驱动可记录及可复制光盘的光盘驱动器，可记录及可复制光盘包括用户数据区和控制区，所述用户数据区和控制区连续且整体排列，其中所述用户数据区和控制区中的每个记录区沿圆周划分，给被划分的圆周的每个单元编址，再把每个编了址的单元划分并记录为一组数据行，以便对光盘进行记录，其中在控制区中的至少部分数据行上记录由可查错码数据组成的控制数据，所述控制区的地址在圆周记录区的地址范围内，所述光盘驱动器包括光拾取器，用于复制光盘；信号处理器，与所述光拾取器相连，用于处理所述光拾取器的输出；存储器，用于存储与控制数据信息相关的安全程序和安全数据；控制器，根据安全程序运行，当所述光拾取器复制的控制数据与安全数据一致并且在复制过程中没有检测到错误时，它允许所述光拾取器和信号处理器记录和复制用户数据。
全文摘要
一种圆盘形的光记录载体,它包括第一区和第二区:第一区有条螺旋形轨道,它从圆盘的内侧沿第一个方向延伸;第二区有一条螺旋形轨道,它从与所述第一区具有相同平面的圆盘的外侧沿与第一个方向相反的第二个方向延伸,其中第一区和第二区中有一个区被分配为可记录区,另一个则被分配为只读区。
文档编号G11B20/00GK1360720SQ00810116
公开日2002年7月24日 申请日期2000年7月6日 优先权日1999年7月9日
发明者饭田保, 代田吉朗, 伊藤和夫 申请人:日立麦克赛尔株式会社, 奥林巴斯光学工业株式会社, 三洋电机株式会社