專利名稱：光盤設備及光盤的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光盤設備和光盤，及其記錄與再現設備，可用于例如小光盤(MiniDisc，MD)、磁光盤(magneto-optical disk，MO)等等。
近幾年，小光盤設備—光盤設備的一種，得到了迅速的普及，因為這種小光盤設備使人們容易地從多種存儲媒體中復制音樂而不降低音樂的音質。具體地說，小光盤設備允許把因特網上發(fā)布的音樂信息記錄到一個小光盤上且可以重放，或者把從朋友處或別的地方借來的CD光盤上的音樂記錄到一個小光盤上且可以重放。此外，小光盤設備允許從其他的小光盤上復制音樂。
盡管如此容易地復制音樂而不降低音樂的音質極大地方便了用戶，然而，這可能損害那些創(chuàng)作這些音樂的版權所有者的利益。因此，一些團體和組織例如RIAA(Recording Industry Association of America，美國錄制工業(yè)協會)，SDMI(Secure Digital Music Initiative，安全數字音樂創(chuàng)始者)，和CPTWG(Copy Protection Technical Working Group，復制保護技術工作組)研究各種技術用于保護版權所有者的利益。
作為這些技術之一，他們推薦了一種方法，其中音樂信息是通過使用記錄媒體專用的版權保護信息進行加密后進行記錄的。具體地說，根據這種方法，當音樂信息被拷貝到其他的記錄媒體上時，此記錄媒體與原始的記錄媒體具有不同的版權保護信息，因此對音樂信息進行解密是困難的。因而，阻止了無限制的拷貝音樂作品，由此保護了版權人的利益。
推薦的記錄這種版權保護信息的系統包括一種方法是提供一個對用戶而言是不可進入的扇區(qū)，并把版權保護信息記錄在這個扇區(qū)上；一種方法是通過不可逆地改變一個記錄信息膜(film)來記錄版權保護信息(日本公開專利No.Hei 9-91781)；一種方法是通過使用在導入區(qū)上記錄的密鑰信息記錄版權保護信息(國際專利出版物WO97/14147)；還有一種方法是通過用一排凹坑，部分地移動一個與記錄的主體數據相反的反射膜，記錄與這種信息類似的信息(國際專利出版物WO97/14144)。
然而，這些方法有一些問題，即，它們實際上仍然是不足以有效地保護版權者利益的。
具體地說，雖然在一個對用戶是不可進入的扇區(qū)中記錄版權保護信息的方法讓版權保護信息的記錄相對地容易了，但它有一個問題，即，由于其記錄容易，使拷貝版權保護信息也是容易的。通過不可逆地改變一個信息記錄膜來記錄版權保護信息的方法有一個問題，即，信息記錄膜必須具有一種特殊的成分。通過使用在一個導入區(qū)記錄的密鑰信息記錄版權保護信息的方法有一個問題，即，導入區(qū)本身可以通過一種簡單地改進的再現裝置進行拷貝。通過部分地移動一個反射膜記錄與版權保護信息相類似的信息的方法有一個問題，即，部分地移動反射膜要求一種特殊的處理過程和一種特殊的設備，因此將這種過程及設備合并到一個再現裝置中是困難。部分地移動一個反射膜的方法還有一個問題，即，部分移動的反設膜是能夠在視覺上識別出來的，因此不能完全防止所謂的盜版活動。
因此，本發(fā)明的一個目的就是提供一種光盤設備和一種光盤，通過以這樣的方式記錄版權數據，即，通過用激光束照射而獲得的返程光的接收結果代表版權數據的多值調制信號，能夠比傳統方法更有效地保護版權人的利益。
為實現上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種光盤設備，用于向光盤記錄版權數據，其中所要求的數據是用凹坑或標記記錄在光盤上的，所述光盤設備包括用于向光盤上記錄版權數據的記錄裝置，其中版權數據是以這種方式記錄在光盤上的，即，通過一束激光照射到光盤上而獲得的返程光的接收結果代表與版權數據的多值調制信號實際上相同的信號波形。
由第一方面的結構，版權數據是以這種方式被記錄到一張光盤上的，即，返程光的接收結果代表與版權數據的多值調制信號實際上相同的信號波形。因此，用一種實質上是通過把返程光接收結果區(qū)分為兩種值而再現數據的光盤設備，再現記錄的版權保護數據是困難的。所以，有可能防止用這樣的光盤設備進行拷貝，并且因而有效地保護版權人的利益。
根據本發(fā)明的第二方面，提供了一種通過接收由一束激光照射在光盤上而獲得的返程光來再現記錄在光盤上的所需要的數據的光盤設備，該設備包括用于解碼記錄在光盤上的版權數據的解碼裝置，其中以返程光的接收結果為基礎，多值信號的每個值被解碼出來，由此記錄在光盤上的版權數據被解碼。
由第二方面的結構，返程光的接收結果通過多值解碼裝置被解碼，由此記錄在光盤上的版權數據就被解碼了。因此，使可靠地再現記錄的版權數據成為可能，但這對于那些通過把返程光的接收結果區(qū)分為兩種值進行數據再現的光盤設備來說是困難的。所以，可以根據再現的版權數據控制光盤設備的操作，以消除不合法的小光盤拷貝，并且由此可以有效地保護版權人的利益。
根據本發(fā)明的第三方面，提供了一張光盤，版權數據以這樣的方式記錄在一張光盤上，即，返程光的接收結果實際上代表與版權數據的多值調制信號相同的信號波形。
由第三方面的結構，版權數據以這樣的方式被記錄即返程光的接收結果實際上代表與版權數據的多值調制信號相同的信號波形。因此，利用通過把返程光的接收結果區(qū)分為兩種值再現數據的光盤設備，再現記錄的版權數據是困難的。所以，可以防止用這種光盤設備進行拷貝，并且由此有效地保護版權人的利益。
結合附圖，從下面的說明書和所附的權利要求書中，本發(fā)明的上述以及其他目的、特色和優(yōu)點將變得明顯，附圖中的相同部分或部件用相同的標號來表示。
圖1是按照本發(fā)明一個實施例的磁光盤設備的方框圖；圖2是圖1中的磁光盤設備的多值調制電路的方框圖；圖3是圖2中的多值調制電路中電平轉換電路的連接圖；圖4是圖2中的多值調制電路中表示+45°相移電路的連接圖；圖5是圖2中的多值調制電路中表示-45°相移電路的連接圖；圖6是圖2中的多值調制電路產生的調制信號的信號波形圖；圖7是圖1中的磁光盤設備中二進制信號轉換電路的方框圖；圖8A和8B是幫助說明圖7中的二進制轉換電路的操作的信號波形圖；圖9A到9E是幫助說明圖7中的二進制轉換電路的操作的時序圖；圖10A到10D是幫助說明通過圖1中的磁光盤設備記錄版權保護信息的示意圖；圖11是用于播放小光盤的小光盤設備的方框圖，這個小光盤中通過圖1中的磁光盤設備記錄版權保護信息；圖12是圖11中的小光盤設備中的版權保護信息解碼電路的方框圖；圖13是圖12中的版權保護信息解碼電路中，參考信號生成電路的方框圖圖14是幫助說明圖11的小光盤設備中版權保護信息的解碼過程的特征曲線示意圖；和圖15是與圖14相比較幫助說明非法拷貝的版權保護信息的解碼過程的特征曲線示意圖。
下文中根據需要參照附圖，對本發(fā)明優(yōu)選的實施例進行詳細的描述。
(1)實施例的結構圖1是按照本發(fā)明一個實施例的磁光盤設備的方框圖。磁光盤設備1在小光盤2出廠之前或者在專賣店(specified store)開始記錄音頻數據之前，把版權保護信息記錄到小光盤2上。
小光盤2是一種磁光式光盤，其信息記錄表面是由一層磁光薄膜構成的。一個激光束導引槽被制作在信息記錄表面上，這樣可進行跟蹤控制。該槽通過一個擺動信號在小光盤2上形成一個擺動曲線，這個擺動信號是用地址碼數據進行頻率調制的信號。這樣根據槽的擺動路徑可以實現主軸控制，且也可以獲得激光光束照射點上的信息。
在磁光盤設備1中的主軸馬達3驅動小光盤2以在伺服電路4控制下以預先確定的轉速旋轉。
光拾取器5放在一個專門的滑動機構上，以使其能夠沿小光盤2的徑向方向運動。光拾取器5用一束激光束照射小光盤2并接收其返程光，因此產生擺動信號WB，這個擺動信號的信號電平隨著槽的擺動線而變化；跟蹤誤差信號，其信號電平根據其跟蹤誤差量而變化；聚焦誤差信號，其信號電平根據其聚焦誤差量而變化。在記錄版權保護信息時，光拾取器5間歇地增加激光束的光量，使其從用于再現信號的大小增加到用于記錄信號的大小，由此以一種所謂的脈中串方式熱磁記錄版權保護信息。
伺服電路4分別通過使用跟蹤誤差信號和聚焦誤差信號實現光拾取器5的跟蹤控制和聚焦控制。另外，伺服電路4以這樣的方式控制主軸馬達3的旋轉速度，即，通過擺動信號WB產生的信道時鐘具有預先確定的頻率；且伺服電路4在中央處理單元(CPU)8的控制下，使光拾取器5和調制線圈9達到一個特定的位置。
二進制編碼電路6通過把擺動信號WB與一個預先確定的門限電平進行比較，把擺動信號WB轉換成二進制代碼，然后輸出二進制編碼的信號BD。地址解碼器7在一個圖中未顯示的PLL電路中收到該二進制編碼信號BD，由此地址解碼器7通過把擺動信號WB的載波頻率作為基準而產生信道時鐘CK，并且直接地或經過分頻以后向各個塊輸出信道時鐘CK。另外，地址解碼器7通過以由信道時鐘CK進行分頻而獲得的數據時鐘為基準，對二進制編碼信號BD進行處理，解碼并輸出激光光束照射點的地址信息ADR。
中央處理單元8是用于控制磁光盤設備1的操作的控制器。中央處理單元8根據從地址解碼器7輸出的地址信息ADR控制伺服電路4的操作，從而保持光拾取器5和調制線圈9處在記錄版權保護信息的位置。此外，中央處理單元8輸出版權保護信息ED到多值調制電路10。附帶地說一句，如將在以后說明的，版權保護信息ED是說明版權所有權等等的版權信息，它是由6位并行數據(b0至b5)構成的。
多值調制電路10從版權保護信息ED中產生一個多值調制信號VK，且輸出這個多值調制信號VK。二進制信號轉換電路11以這樣的方式把多值調制信號VK轉變成二進制調制信號BM加以輸出，即，在再現過程中從光拾取器獲得的再現信號實際上代表與多值調制信號VK同樣的信號波形。磁場調制電路12響應二進制調制信號BM驅動調制線圈9，從而在光拾取器5發(fā)出的激光光束照射點上施加調制的磁場。所以，磁光盤設備1在小光盤2的一個特定區(qū)域上通過脈沖串方式進行版權保護信息的熱磁記錄，以使在一個再現信號中能夠再現出該多值調制信號VK。
圖2是多值調制電路10的結構框圖。在多值調制電路10中的電平變換電路(level conversion circuits，LT)21A至21F，都是以同樣的方法由加法電路、幅度調節(jié)電路等等組成的。電平轉換電路21A至21F分別接收版權保護信息ED的位b0至b5，且以這樣的方法修正位b0至b5的從零電平增加到一個預先確定的信號電平的信號電平，即，信號電平以它們的中點為零電平進行變化。所以，電平轉換電路21A至21F產生并且輸出極性信號P0至P5，它們的極性根據位b0至b5的邏輯值變化。
具體地說，如圖3所示，電平轉換電路21A至21F輸入版權保護信息ED的一個位b0，該信息是以TTL(Transistor-Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯電路)電平(一種在大約0[V]至4[V]之間變化的二進制信號)輸入到加法電路22，在該加法電路22中，位b0與由偏壓產生電路23輸出的信號相加。偏壓產生電路23生成并輸出-Vsp/2的直流偏置電壓，這是一個具有TTL電平的幅度Vsp的1/2的負電平。然后加法電路22修正位b0的信號電平使之以這種方式輸出，即，信號電平隨作為它的中點的零電平而改變。
幅度調節(jié)電路24是一個具有大約為0.5的放大因數的放大器電路，并輸出一個實際上具有加法電路22的輸出信號幅度的1/2的信號。所以，電平轉換電路21A至21F輸出6個與版權保護信息ED的位b0至b5相對應的極性信號P0至P5，且這些信號的電平在-1[V]至1[V]范圍內變化，其中心值為0[V]。
在圖2中，參考信號生成電路(OSC)25A至25D輸出頻率分別為f1、f2、f3和f4的正弦波信號SA、SB、SC、和SD，作為參考信號。頻率f1、f2、f3和f4是這樣確定的，即，頻率f2、f3和f4分別是最低頻率f1的二倍、三倍和四倍頻率。參考信號生成電路25A至25D通過分別地把信道時鐘CK進行16、8、4和2分頻生成參考信號SA、SB、SC和SD，且因此參考信號SA、SB、SC、和SD彼此保持給定的相位關系。
接著，+45°相移電路(+45°)26B、26C和26D使正弦波信號SB至SD的相位分別提前45°加以輸出。更具體地，如圖4所示，+45°相移電路26B、26C和26D分別地把正弦波信號SB至SD輸入到一個由電阻30和電容31組成的低通濾波器。在+45°相移電路26B、26C和26D中，電阻30的阻值R30和電容31的電容量C31選擇成分別對于正弦波信號SB至SD的頻率f維持下面的關系式，且由此使正弦波信號SB至SD的相位提前45°后被輸出。f=12π·R30·C31-------------(1)]]>放大電路32將低通濾波器的輸出信號放大3dB加以輸出，由此修正具有如此的相位修正的信號電平。這些處理的結果是，+45°相移電路26B、26C和26D輸出正弦波參考信號S0、S2和S4，其分別地具有給定的幅度。
與此同時，-45°相移電路(-45°)27B、27C和27D分別地把正弦波信號SB至SD相位延遲45°加以輸出。更具體地，如圖5所示，-45°相移電路27B、27C和27D分別地把正弦波信號SB至SD輸入到一個由電阻34和電容33組成的高通濾波器。在-45°相移電路27B、27C和27D中，電阻34的電阻值R34和電容33的電容量C33選擇成分別對于正弦波SB至SD的頻率f維持由下面的關系式，且由此使正弦波信號SB至SD相位延遲45°被輸出，[等式2]f=12π·R34·C33-----------(2)]]>放大器電路35將高通濾波器的輸出信號放大3dB加以輸出，因此修正具有如此的相位修正的信號電平。作為這些處理的結果是，-45°相移電路27B、27C和27D輸出正弦波參考信號S1、S3和S5，其分別具有給定的幅度。
所以，+45°相移電路26B、26C和26D及-45°相移電路27B、27C和27D生成多個正交的參考信號S0至S5，它們具有不同的頻率，這些頻率是以參考信號生成電路25A的輸出信號SA的頻率f1為基礎頻率，乘以整數倍而獲得的，如下面的等式所示。SA＝A·sin(2л·f1·t)S0＝A·sin(2л·2·f1·t)S1＝A·cos(2л·2·f1·t)S2＝A·sin(2л·3·f1·t)S3＝A·cos(2л·3·f1·t)S4＝A·sin(2л·4·f1·t)S5＝A·cos(2л·4·f1·t)(3)乘法電路37B1至37D2(圖2)將參考信號S0至S5分別與由電平轉換電路21A至21F輸出的極性信號P0至P5相乘，由此參考信號S0至S5分別用相應的極性信號P0到P5進行幅度調制，并加以輸出。
放大器電路38A和38B1至38D2分別放大并輸出參考信號生成電路25A的輸出信號和乘法電路37B1至37D2的輸出信號。所以，當放大器電路38A和38B1至38D2的增益分別為FA和K0至K5時，放大器電路38A和38B1至38D2的輸出信號VA和V0至V5由下面的等式表示，[等式4]VA＝KA·A·sin(2л·f1·t)V0＝+K0·A·sin(2л2 f1·t)…b0＝“1”V0＝-K0·A·sin(2л2 f1·t)…b0＝“0”V1＝+K1·A·cos(2л2 f1·t)…b1＝“1”V1＝-K1·A·cos(2л2 fl·t)…b1＝“0”V2＝+K2·A·sin(2л3 f1·t)…b2＝“1”V2＝-K2·A·sin(2л3 f1·t)…b2＝“0” (4)[等式5]V3＝+K3·A·cos(2л3 f1·t)…b3＝“1”V3＝-K3·A·cos(2л3 f1·t)…b3＝“0”V4＝+K4·A·sin(2л4 f1·t)…b4＝“1”V4＝-K4·A·sin(2л4 f1·t)…b4＝“0”V5＝+K5·A·cos(2л4 f1·t)…b5＝“1”V5＝-K5·A·cos(2л4 f1·t)…b5＝“0” (5)在回放光盤的過程中，再現信號的幅度隨頻率而變化，因為用于再現的光斑的大小是有限的，并且在用于普通的再現系統的光學系統中，再現信號的幅度隨頻率的增加而減小。放大電路38A和3B1至38D2的增益KA和K0到K5滿足下述等式表示的關系，以便在再現過程中，參考信號VA的信號電平大于其他的調制信號V0至V5的信號電平。KA＞K0，K1，K2，K3，K4，K5 (6)所以，多值調制電路10產生六個調制信號V0至V5，它們的幅度隨版權保護信息ED的位b0至b5的邏輯值而改變，參考信號VA在解調調制信號V0至V5的過程中作為基準，其中參考信號VA和調制信號V0至V5相互之間呈正交關系。
加法電路39將參考信號VA和調制信號V0至V5相加，并將相加的結果作為調制信號VK加以輸出。作為這些處理的結果，多值調制電路10產生多值調制信號VK，其信號電平隨版權保護信息ED而變化，以便形成正弦波，如圖6所示。
圖7是二進制轉換電路11的方框圖，二進制轉換電路11以這樣的方式把調制信號VK轉換為二進制信號，即，在再現過程中獲得再現信號的信號電平實際上與調制信號VK以相同的方式變化。具體地說，在二進制轉換電路11中，比較器40把多值調制信號VK與由MTF濾波器43輸出的偽再現波形信號GR進行比較，然后，將比較的結果作為二進制信號輸出。
觸發(fā)器(flip flop，FF)41利用信道時鐘CK，連續(xù)地鎖存比較器40的輸出信號，并將鎖存的結果作為二進制調制信號BM加以輸出。電平轉換電路42用預定的信號電平修正用于輸出的調制信號BM的直流電平，以便調制信號BM將以它的中點為零電平而變化，其中BM的信號電平的變化與邏輯值1和0一致。
MTF濾波器43把電平轉換電路42的輸出信號做加權處理，然后產生并輸出偽再現波形信號GR。MTF濾波器43是這樣構造的，即，其抽頭數和加權系數與再現系統的光學系統的頻率特性(MTF)相對應。具體地說，磁光盤設備的再現系統應用一束具有有限大小和高斯(Gaussian)光量分布的激光，然后接收返程光，從返程光的接收結果中產生一個再現信號。所以，MTF濾波器43把調制信號BM做加權處理，并產生實際上與由再現系統中獲得的再現信號相同的偽再現波形信號GR。
二進制信號轉換電路11中的比較器40把多值調制信號VK與如此產生的偽再現波形信號GR進行比較，觸發(fā)器41連續(xù)地鎖存作為比較結果的二進制信號。所以，二進制信號轉換電路11通過將多值調制信號VK重新量化為單個的位而生成二進制調制信號BM。
圖8A和8B是顯示圖6中的調制信號BM和多值調制信號VK之間的關系的信號波形示意圖。參照圖8B，這是在時間軸方向做了擴大的顯示這種關系的示意圖，它表明二進制調制信號BM的邏輯值的變化與多值調制信號VK的信號電平的變化是一致的。
圖9A至9E顯示前述的關系和小光盤2上形成的標記之間的關系。多值調制信號VK和調制信號BM之間的關系(圖9A和9B)被用于以這樣的方式磁化在小光盤2上形成的一排標記(圖9C)，即，標記的調制線圈9側根據調制信號BM的邏輯值的變化朝向北極或南極(在圖9C中，磁化方向以有或沒有限影線表示)。
當如此記錄的一排標記用一種將再現信號處理為二進制代碼的再現系統進行再現時，此排標記被視為與通過區(qū)分多值調制信號VK為兩種數值(圖9D)而產生的一排標記是相同的。因此，對普通的小光盤設備來說，以如上述方法生成和記錄的標記的拷貝是困難的。另外，一個由圖9D的標記的排再現的信號如圖9E所示。
為了穩(wěn)定地保留如此制造在小光盤2上的標記排，標記之間的間隙必須大于最小反轉間隙。于是，在本實施例中，如前所述的由槽的擺動線路產生的數據時鐘CK的頻率被確定，以使標記之間的間隙在0.2(μm)。
此外，作為通過用如此制造的標記排經過再現系統的光學系統來再現多值調制信號VK的先決條件，二進制調制信號BM的加權值必須代表多值調制信號VK，且再現系統的光學系統必須具備如此的加權特性。在這種情況下，作為最低要求，標記間的間隙必須小于再現系統的光學系統(光拾取器)的最小分辨能力。
圖10A至10D是幫助說明這樣制造的小光盤2的示意圖。小光盤2在其徑向最內側被規(guī)定為導入區(qū)，在其徑向最外側被規(guī)定為導出區(qū)，在這兩個區(qū)域之間的部分被作為程序區(qū)，用戶數據就被記錄在這個區(qū)域上(圖10A和10B)。在磁光盤設備1中，中央處理單元8以這樣的方式輸出版權保護信息ED至多值調制電路10，即，版權保護信息ED被三次記錄在程序區(qū)的最前端區(qū)域，其中小光盤的半徑為23[mm]或更大(圖10C)。此外，中央處理單元8在每個重復塊的前面使用同步信號SYNC，然后，連續(xù)地安排作為用于識別小光盤2的信息的媒體序號SB、表示磁光盤設備1的設備序號的設備序號信息SN、用于加密的密鑰信息KY和循環(huán)冗余檢驗碼(CRC)。
本實施例的小光盤2通過使用由此法記錄的版權保護信息ED的密鑰信息KY對用于EFM調制的調制數據進行加密，然后將數據記錄在程序區(qū)內。然后小光盤2通過如同CD盤同樣的分銷系統被銷售。
圖11是用于播放小光盤的小光盤設備的方框圖，其中版權保護信息被用上述的方式記錄在小光盤上。由于小光盤設備50的記錄系統是如同普遍小光盤設備相同的方法構成的，且小光盤設備50的伺服電路等等的結構與參照圖1所描述的磁光盤設備1是相同的，這里將省略對它們的重復部分的描述。
在小光盤設備50中，主軸馬達51驅動小光盤2在圖中未顯示的伺服電路的控制下以預定的速度旋轉。
光拾取器52被放置在一個特殊的滑動機構上，以便能夠沿小光盤2的徑向方向運動。光拾取器52用一束激光束照射小光盤2，然后接收其返程光，由此產生一個擺動信號、一個跟蹤誤差信號、一個聚焦誤差信號和一個由磁性克耳(Kerr)效應產生的再現信號HF，其中再現信號的信號電平是隨小光盤上的一排標記而變化。在記錄音頻信號SA1的過程中，光拾取器52間歇地把激光束的光量從再現狀態(tài)提升到記錄狀態(tài)，并由此用一種所謂的脈中串方式生成音頻信號的熱磁性的記錄。
版權信息解碼電路53從再現信號HF中再現出版權保護信息ED，然后把版權保護信息ED輸出到中央處理單元54。
二進制編碼電路56把再現信號區(qū)分為兩種值，并輸出區(qū)分操作結果BD。EFM解碼器以字同步方式處理區(qū)分操作結果BD，然后把結果BD進行EFM(8-14調制)解調后加以輸出。解密電路58從中央處理單元54中獲得版權保護信息的密鑰信息KY，并用密鑰信息KY對EFM解碼器57的輸出數據進行解密后加以輸出。順便提一下，當在小光盤設備50上記錄的小光盤被回放時，解密電路58停止工作，并把EFM解碼器57的輸出數據原樣輸出到ECC電路59。ECC電路59對解密電路58的輸出數據用附加在解密電路58的輸出數據上的循環(huán)冗余校驗碼進行循環(huán)冗余校驗，然后按照校驗結果選擇地輸出數字音頻信號。數模轉換電路55把ECC電路59輸出的數字信號轉換成模擬信號，并輸出作為轉換結果的音頻信號SA1。
中央處理單元54是用作控制小光盤設備50的操作的控制器。當小光盤2被裝載時，中央處理單元54使光拾取器52尋找導入區(qū)，以便獲得處理小光盤所需要的各種信息。以這些信息為基礎，中央處理單元54控制整個設備的操作，以便把音頻信號記錄到小光盤2上的空白區(qū)域，并且它還控制整個設備的操作，以便再現記錄在小光盤2上的音頻信息。
接著，就已進行數據加密且記錄有音頻信號的小光盤2而言，中央處理單元54使光拾取器52以上面描述的方法獲得的信息為基礎尋找程序區(qū)的開頭區(qū)，然后控制整個設備的操作，以便再現版權保護信息ED。進而中央處理單元54通過版權信息解碼電路53獲得在程序開頭區(qū)的檢測結果，在再現音頻信號的過程中，把檢測到的密鑰信息KY輸出到解密電路58。
由于有這些處理過程，假如通過未被授權的拷貝和沒有記錄版權保護信息ED而制造的小光盤2被回放，正確地再現版權保護信息ED是困難的，因而中央處理單元54得到不正確的密鑰信息KY。所以本實施例中非法拷貝的小光盤的回放是困難的，由此可以保護版權者的利益。
圖12是版權信息解碼電路53的方框圖。在版權信息解碼電路53中，參考信號生成電路60產生多種參考信號CKA、CKB、CKC和BCLK，以滿足從再現信號HF中對版權信息進行解碼的要求。
具體地說，如圖13所示，參考信號生成電路60通過壓控振蕩器電路(VCO)61輸出信道時鐘CK，然后通過分頻電路(1/16)62將信道時鐘CK進行16分頻，進而產生具有頻率f1的參考信號CKA。
帶通濾波器(BPF)63通過限定參考信號CKA的通帶選取參考信號CKA的基本頻率信號，因而產生了具有頻率f1的參考信號。+45°相移電路(+45°)64將從帶通濾波器63輸出的參考信號的相位前移45°加以輸出。同時，-45°相移電路(-45°)65將參考信號SA的相位延遲45°加以輸出。乘法電路66和67(圖4)分別地將+45°相移電路64和-45°相移電路65的輸出信號與再現信號HF相乘。
積分電路(∑)68和69分別地對乘法電路66和67的輸出信號求積分。相位比較器電路(PC)對積分電路68和69的輸出信號的相位進行比較，并將相位比較的結果作為控制信號加以輸出，用于控制壓控振蕩器電路61。
作為反饋回路處理過程的結果，參考信號生成電路60用再現信號HF作為基準產生信道時鐘CK。參考信號生成電路60借助于反饋回路中的乘法電路66和67通過把再現信號HF與分別具有頻率f1的正弦波信號和余弦波信號進行相乘運算獲得積分值。然后參考信號生成電路60產生信道時鐘CK，同時運用一種同步檢測方法，以使時鐘CKA是與包含在再現信號HF中的頻率f1的正弦波成分同相位，即，時鐘CKA與在記錄版權保護信息ED的過程中(圖2)產生的正弦波信號SA具有相同的頻率，且時鐘CKA與正弦波信號SA保持一種給定的相位關系。
參考信號生成電路60通過對這樣產生的信道時鐘CK的頻率進行分頻產生多個參考信號CKA、CKB、CKC和BCLK。具體地說，在參考信號生成電路60中，分頻器電路(1/8)71把信道時鐘CK八分頻進而產生第一時鐘CKB，同時分頻器電路(1/4)72把信道時鐘CK四分頻，進而產生第二時鐘CKC。分頻器電路(1/2)73把信道時鐘CK二分頻，進而產生第三時鐘CKD，同時分頻器電路(1/2)74把信道時鐘以特殊的分頻率進行分頻，以產生數據傳遞時鐘BLCK，用于在版權保護信息ED的傳遞過程中作為基準。
帶通濾波器(band pass filter，BPF)80B至80D(圖12)分別地對時鐘CKB和CKC帶通濾波后加以輸出，因而排除了時鐘CKB至CKC的諧波成分，且分別地再現正弦波信號SB至SD，這些正弦波信號是在記錄版權保護信息ED的過程中產生的。
接著，+45°相移電路(+45°)81B至81D是與磁光盤設備1的+45°相移電路26B至26D用同樣的方式構成的。+45°相移電路(+45°)81B至81D分別地將通過把正弦波信號SB至SD的相位提前45°產生的參考信號S0、S2和S4加以輸出。
同時，-45°相移電路(-45°)82B至82D是與磁光盤設備1的-45°相移電路(-45°)27B至27D用同樣的方式構成的。-45°相移電路(-45°)82B至82D分別地通過把正弦波信號SB至SD的相位滯后45°而產生的參考信號S1、S3和S5加以輸出。
所以，+45。相移電路81B至81D和-45。相移電路82B至82D產生多個具有不同頻率的正交的參考信號S0至S5，這些信號與那些在記錄版權保護信息ED的過程中產生的信號是相同。
乘法電路83B1至83D2將再現信號HF分別地與參考信號S0至S5相乘，并輸出相乘的結果M0至M5。積分電路(∑)84B1至84D2在數據傳遞時鐘BCLK的一個周期內對乘法電路83B1至83D2的輸出信號M0至M5進行積分。
所以，在本實施例中，多個頻率為整數倍的正交的正弦波信號形成參考信號S0至S5。再現信號HF與通過用參考信號S0至S5進行調制信號頻率復用而產生的多值調制信號VK形成有同樣的信號波形。因此，積分結果X0至X5按照積分結果X0至X5分別對應的位b0至b5的邏輯電平改變它們的值，并且不按照那些積分結果X0至X5不對應的其他位b0至b5的邏輯電平來改變它們的信號電平。
比較器電路85B1至85D2把積分結果X0至X5與一個預先確定的門限值進行比較，并由此再現并輸出版權保護信息ED的位b0至b5的信號電平。D觸發(fā)器86B1至86D運用數據傳遞時鐘BCLK鎖存比較器電路85B1至85D2的輸出信號，然后再現并輸出版權保護信息ED的位b0至b5。
(2)本實施例的操作如前面所述的本實施例的結構，小光盤2在一個工廠或類似的地方記錄音樂之前被裝到磁光盤設備1中(圖1)，版權保護信息ED被重復地記錄在程序區(qū)的最前端區(qū)域(圖10A到10D)。由于版權保護信息ED被重復地記錄在小光盤2上，能夠可靠地再現版權保護信息ED，即，使當一部分版權保護信息ED由于比如小光盤2的缺陷而發(fā)生一位錯誤時，也是如此。附加到記錄版權保護信息ED中的循環(huán)冗余校驗碼CRC，也使可靠地再現版權保護信息ED成為可能。
在版權保護信息ED這樣記錄在小光盤2上后，通過運用建立在版權保護信息ED中的密鑰信息KY對音頻信號進行加密，然后把它記錄在程序區(qū)隨后的區(qū)域上。在小光盤設備50中，小光盤2上的版權保護信息ED首先被再現，然后，通過運用再現的版權保護信息ED對音頻信號進行解密，從而允許記錄在程序區(qū)的音頻信號被再現出來。
小光盤2上的版權保護信息是由6位并行數據構成的。磁光盤設備1(圖2)根據這六位產生具有頻率f1的正弦波信號SA，以及三組正交的正弦波信號S0、S2和S4和余弦波信號S1、S3和S5，這些信號的頻率f2、f3和S4分別是正弦波信號SA的頻率f1的二倍頻、三倍頻和四倍頻。正弦波信號和余弦波信號S0至S5被分別地用版權保護信息ED中的位b0至b5進行幅度調制，然后彼此相加。所以，通過用版權保護信息ED的位b0至b5產生的調制信號V0至V5被頻率復用，以產生多值調制信號VK。
磁光盤設備1(圖7)在一個短的采樣循環(huán)內將多值調制信號VK再量化為單一位，由此把多值調制信號VK轉換為二進制調制信號BM(圖8A至8B)。磁光盤設備1運用二進制調制信號BM在激光束的照射點施加一個調制磁場，激光束間歇地將光量增加到記錄光量，由此版權保護信息ED被記錄成一排與二進制調制信號BM相對應的標記。
為替代用一個固定的門限值量化多值調制信號VK為單一位，磁光盤設備1以一個偽再現波形信號作為基準，對多值調制信號VK進行再量化，這個偽再現波形信號是通過用與再現系統的光學系統的特性相對應的頻率特性對二進制調制信號BM進行濾波而獲得的。所以，版權保護信息ED被這樣記錄，即，在再現過程中獲得的再現信號HF(圖11)提供實際上與多值調制信號VK(圖9A至9E)相同的信號波形。版權保護信息ED被這樣記錄，即，再現信號HF提供實際上與多值調制信號VK相同的信號波形，這也是因為再量化的采樣循環(huán)是這樣確定的，即，在小光盤2上磁場圖案(pattern)的最小反轉間隔小于在前述的再現過程中的光學系統的最小分辨能力。所以，利用用于小光盤2的二進制記錄與再現系統，可以在小光盤2上記錄和再現多值調制信號。
具體地說，調制信號BM，其邏輯值以如此短的循環(huán)形式反轉，在小光盤2上形成一種磁化圖案。獲得的再現信號HF處于具有短循環(huán)的連續(xù)標記之間的碼間干擾狀態(tài)，也就是說，信號是從由二進制調制信號BM的邏輯值而產生的信號波形獲得的，這個二進制調制信號BM與再現系統的特性相對應地被加權。所以，可以再現多值調制信號VK。
對于小光盤2，通過對使用多個正交參考信號S0至S5(圖2)而獲得的調制信號V0至V5進行頻率復用而產生多值調制信號VK。所以，用于記錄的參考信息S0至S5被解調，然后再現信號HF用參考信號S0至S5進行同步檢波。因此，能夠可靠地再現版權保護信息ED，同時有效地避開多路復用調制信號V0至V5的影響及附加到調制信號(圖12)的正弦波信號SA的影響。
未被用于調制的正弦波信號SA被加入到調制信號中產生調制信號VK(圖2)，然后用反饋回路產生參考信號S0至S5，在這里反饋回路用正弦波信號SA作為基準執(zhí)行同步檢波和相位比較。所以，能夠可靠地再現用于記錄的參考信號S0至S5且由此再現版權保護ED。
在生成參考信號S0至S5的過程中用作基準的正弦波信號SA，被設置在最低頻率一側，在這里用于小光盤2的記錄和再現系統具有更大的幅度響應。另外，用于放大正弦波信號SA的放大器電路38A的增益被設置為大于其他的放大器電路38B1至38D2的增益。所以，利用再現信號HF的信號波形，識別出與分別由其他的放大器電路38B1至38D2放大的調制信號V0至V5相對應的微小的波動是困難的。就象從記錄普通音頻信號時創(chuàng)建的一排標記中再現信號的情況那樣，再現信號HF被識別出發(fā)大的幅度波動。這就使得發(fā)現在小光盤2上記錄的多值版權保護信息ED是困難的，由此能夠防止非法拷貝。而且，由于多種數據通過熱磁記錄方法被記錄在小光盤2上，直接觀察小光盤2的信息記錄表面是不可能發(fā)現以如此小的間隔排列成一排的標記形式的記錄的版權保護信息ED的。所以可以有效地保護版權者的利益。
當小光盤2被回放時，觀察到在生成參考信號S0至S5的過程中作為基準的正弦波信號SA的信號成分在再現信號HF中表現為一種高信號電平。所以，可以精確地產生參考信號SA和S0至S5，由此可靠地檢測出版權保護信息信息ED。
利用將再現信號HF區(qū)分為兩種值來處理再現信號的普通小光盤設備，檢測以如此短的間隙形成的成排記錄的標記是困難的。因此，當通過使用由這種小光盤設備獲得的再現數據(在解密和EFM解調之前的數據)驅動調制線圈來拷貝小光盤時，精確地原樣拷貝小光盤是困難，由此在被拷貝版權保護信息ED的光盤中制作盜版盤是困難。另外，最小磁化反轉間隙被設立為小于再現系統中光盤系統的分辨率，因此，即，使以如此短的間隙排列成一排的標記的形式的記錄的拷貝版權保護信息被發(fā)現，原樣精確地拷貝標記排的版權保護信息也是困難的。這也使得制造盜版盤變得困難，因此可以保護版權人的利益。
圖14是顯示這樣記錄的版權保護信息ED的再現結果的特性曲線示意圖。圖14是對積分電路84B1和84B2的輸出信號在觸發(fā)器86B1和86B2的時序控制下進行采樣獲得的一個曲線圖，這些輸出信號是與分別具有頻率f2的正弦波信號S0和余弦波信號S1相對應的。這個特性曲線圖顯示，在版權保護信息信息ED的二進制制碼b0和b1之間有充足的幅度空白，因此位b0和b1是彼此可區(qū)別的。
另一方面，圖15是與圖14相對應的測量結果，是在用一種希望的制造盜版光盤的方法處理小光盤的再現信號HF時得到的。圖15顯示，從一張非法拷貝的小光盤上再現版權保護信息ED是困難的，且再現出不正確的版權保護信息。而且，用從此種錯誤的版權保護信息ED中獲得的密鑰信息KY進行正確的解密是困難的，因此用盜版盤欣賞音樂是困難的。
(3)本實施例的效果通過用以激光束照射而獲得的返程光的接收結果實際上代表與拷貝數據的多值調制信號相同的信號波形的方式來記錄拷貝數據，能夠比普通的方法更有效地保護版權人的利益。
并且，這種通過多值調制信號方式對小光盤或磁光盤進行記錄的應用，能夠使得發(fā)現記錄的版權數據變得困難，因此可以比普通方法更有效地保護版權人的利益。
另外，通過對多值調制信號與一個預先確定的用作比較的參考值進行比較而獲得的二進制的比較結果產生一個調制磁場，且這個用于比較的參考值是通過用與再現系統的光學特性相對應的特性對比較結果進行濾波而提供的。所以，可以用這種方式記錄版權數據，即，返程光的接收結果可靠地代表與多值調制信號相同的信號波形，且因此可以可靠地保護版權數據。
而且，通過頻率復用版權數據的多個調制信號而產生一個多值調制信號，可以使從再現信號中獲得版權信息變得很困難。這也使比普通方法更有效地保護版權人的利益成為可能。
此外，多值調制信號包括一個正弦波信號SA，它使得識別出由版權數據引起的信號波形變化變得很困難，因此難以發(fā)現記錄的版權數據，所以可以保護版權人的利益。
而且，以這樣的方式產生用于記錄版權數據的調制磁場，即，磁場圖案的最小反轉間隙比再現時光學系統的最小分辨率小。這也能夠使發(fā)現記錄的版權數據很困難，且因此使保護版權人的利益成為可能。
所以，通過多值解碼裝置與記錄系統同樣地解碼返程光的接受結果，從而解密再現的版權數據。因此，可能保護版權人的利益。
而且，每個具有多個頻率的正弦波信號和余弦波信號與一個再現信號相乘，其結果被區(qū)分為兩種值以檢測出版權數據。所以，它使可靠地再現被記錄的難于發(fā)現的版權信息成為可能，并因此使保護版權人的利益成為可能。
(4)其他實施例在上面所描述的實施例用三組正交的參考信號產生幅度調制信號，然后將幅度調制信號彼此相加以形成一個多值調制信號。然而，本發(fā)明不只局限于此，與上面所述實施例同樣的效果能夠通過用任何數目的參考信號組產生幅度調制信號而被獲得。
上面所述的實施例附加一個沒有用于調制的正弦波信號SA以產生一個調制信號，因此使檢測出記錄的版權保護信息變得困難，且也使正弦波信號SA作為再現時產生參考信號SB至SD的基準。然而，本發(fā)明不只局限于此，當實際上足夠時，再現時的參考信號SB至SD可能用例如槽的擺動路徑作為基準來生成，正弦波信號SA的添加可能被省略。
上面所述的實施例將具有不同載波頻率的幅度調制信號彼此相加，所以頻率復用調制信號及由此產生多值調制信號。然而，本發(fā)明不只局限于此，有多種頻率復用方法能被廣泛采用，如增加具有不同載波頻率的頻率調制信號的復用調制信號。
上面所述的實施例用頻率復用調制信號產生多值調制信號。然而本發(fā)明不只局限于此，產生多值調制信號有多種方法可以采用，例如在上面實施例中對參考信號S1至S5的調制，可以通過使用多值版權保護信息進行，或者調制信號本身通過多值串行數據流來形成。
上面所述的實施例記錄媒體序號、設備序號信息、密鑰信息和作為版權信息的循環(huán)冗余校驗碼。然而，本發(fā)明不只局限于此，本發(fā)明可以廣泛地運用在記錄各種版權數據的情況下，比如記錄信息段之一被記錄的情況，例如關于小光盤的制造信息被附加在要被記錄的這些信息段，或者只是記錄用于解密運算的密鑰信息。
上面所述的實施例通過使用包含在記錄版權信息中的密鑰信息進行解密運算。然而，本發(fā)明不只局限于此，它可以廣泛地運用在多種情況下，比如通過使用一種密鑰信息和其他信息的組合實現解密運算的情況。
上面所述的實施例通過使用版權信息進行解密運算來保護版權人的利益。然而本發(fā)明不只局限于此，版權人的利益可以通過，例如，根據是否檢測出那些正確信息停止對小光盤的處理而加以保護。
上面所述的實施例在程序區(qū)的開頭區(qū)域記錄版權數據，然而本發(fā)明不只局限于此，把版權數據記錄在各種位置可以獲得與上面所述的實施例相同的效果。
上面所述的實施例在音頻信號記錄前，用特殊的磁光盤設備記錄版權保護信息，然而本發(fā)明不只局限于此，小光盤設備本身可以提供一種用于記錄這些信息的功能，由此通過運用小光盤設備的特定序號可以記錄再現的版權信息。
在上述的實施例中，本發(fā)明應用于小光盤和小光盤設備，然而本發(fā)明不只局限于此，它可以廣泛地應用于MO盤，它們是類似小光盤的磁光盤；CD盤，其中數據是通過用凹坑排記錄的；及各種光盤，如數字視頻光盤和光盤設備。
雖然，盡管已采用特定術語對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但這種描述只是用于說明的目的，可以理解，在不離開所附的權利要求的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種改變和變化。
權利要求
1.一種光盤設備，用于向光盤上記錄版權數據，在所述光盤上所要求的數據是通過用凹坑或標記記錄的，所述光盤設備包括用于向所述光盤記錄所述版權數據的記錄裝置，其中，所述版權數據是以這種方式記錄在所述光盤上的，即，通過用一束激光來照射所述光盤而獲得的返程光的接收結果實際上代表與所述版權數據的一個多值調制信號相同的信號波形。
2.如權利要求1所述的光盤設備，其中，所述光盤設備為一種磁光盤設備，所述記錄裝置包括激光照射裝置，用于以激光束照射所述磁光盤；和磁場調制裝置，用于在所述激光束照射裝置用激光束照射的點上施加一個調制磁場，所述磁場調制裝置根據所述版權數據產生所述調制磁場，以使返程光的所述接收結果實際上代表與所述版權數據的一個多值調制信號相同的信號波形。
3.如權利要求2所述的光盤設備，其中，所述磁場調制裝置包括調制裝置，用于產生所述多值調制信號；比較裝置，用于連續(xù)地輸出通過將所述多值調制信號和一個預先確定的用于比較的參考值相比較而產生的二進制比較結果；和濾波器，用于通過使用與再現系統的光學特性相對應的特性對所述比較結果進行濾波，來提供所述用于比較的參考值，其中所述調制磁場是根據所述二進制比較結果而產生的。
4.如權利要求2所述的光盤設備，其中，所述磁場調制裝置通過對所述版權數據的多個調制信號進行頻率復用而產生所述多值調制信號，從而所述的調制磁場是根據所述多值調制信號產生的。
5.如權利要求4所述的光盤設備，其中，所述多值調制信號包括一個使得難以識別出由所述版權數據引起的信號波形的變化的信號。
6.如權利要求2所述的光盤設備，其中，所述磁場調制裝置產生所述調制磁場，使得由所述調制磁場在所述光盤上形成的磁場圖案的最小反轉間隙小于再現過程中的光學系統的最小分辨率。
7.一種光盤設備，用于通過接收由一束激光束照射光盤而獲得返程光再現記錄在一個光盤上的所需數據，所述光盤設備包括用于對記錄在所述光盤上的所述版權數據進行解碼的解碼裝置，其中，以返程光的接收結果為基礎，對一個多值信號的每個值進行解碼，由此使記錄在所述光盤上的版權數據被解碼。
8.如權利要求7所述的光盤設備，其中，所述光盤是一個磁光盤，且所述返程光的接收結果是這樣一個信號，該信號的信號電平根據所述返程光的一個極化面而變化。
9.如權利要求7所述的一個光盤設備，其中，所述解碼裝置包括再現裝置，通過將所述的返程光的接收結果區(qū)分為兩種值而產生再現數據；以及解密裝置，使用所述版權數據對所述再現數據進行解密。
10.如權利要求7所述的光盤設備，其中，所述解碼裝置包括多個乘法電路，用于把所述返程光的接收結果與多個頻率的正弦波信號和/或余弦波信號的每一個相乘；以及多個確定電路，用于通過區(qū)分所述多個乘法電路的相乘法結果的每一個為兩個值來檢測所述版權數據。
11.一種光盤，其上記錄有所需的數據，以便可以通過激光束照射而獲得返程光的接收結果加以再現，其中，版權數據是被這樣記錄的，即，所述返程光的接收結果實際上代表與所述版權數據的多值調制信號具有相同的信號波形。
12.如權利要求11所述的光盤，其中，所述所需數據是通過使用所述版權數據進行加密后記錄的。
13.如權利要求11所述的光盤，其中，所述所需數據和所述版權數據是隨著一個信息記錄表面的磁場特性的變化進行記錄的。
14.如權利要求13所述的光盤，其中，通過記錄所述版權數據而獲得的所述的磁場特性的最小變化單位小于用于接收由所述激光照射獲得的返程光的一個光學系統的分辨率。
15.如權利要求11的光盤，其中，所述多值調制信號是通過對所述版權數據的多個調制信號進行頻率復用而獲得的，且所述多值調制信號包括一個使識別由所述版權數據引起的信號波形變化變得困難的信號。
全文摘要
公開了一種向光盤上記錄版權數據的光盤設備,在這種光盤上所要求的數據是通過用凹坑或標記記錄的,所述光盤設備包含用于向所述光盤記錄所述版權數據的記錄裝置,其中所述版權數據是以這種方式被記錄的,即,由一束激光束照射所述光盤而獲得的返程光的接收結果實際上代表與所述版權數據的一個多值調制信號相同的信號波形。利用光盤設備的這種結構,能夠比一般的方法更有效地保護版權人的利益。
文檔編號G11B11/105GK1327227SQ01117379
公開日2001年12月19日 申請日期2001年3月9日 優(yōu)先權日2000年3月9日
發(fā)明者小林誠司, 堀籠俊宏 申請人:索尼公司