CN1061160C - 光盘重放设备和方法 - Google Patents

Abstract

用来重放恒线速记录的光盘的设备，为增加重放访问速度，包括一用来相应于数据信息信号的传输速率产生重放时钟的第一时钟发生装置，固定频率振荡器，产生作为控制线速度的第一控制器数字信号处理器，和控制存储器的第二控制器的工作基准的主时钟的第二时钟发生器；产生作为数字信号处理器和不使用振荡器的第二控制器的工作基准的第三时钟发生器，及一个将主时钟转换到第二时钟和第三时钟发生器的其中一个时钟的转换开关。

Description

光盘重放设备和方法

本发明涉及一种记录有数字信号的光盘重放设备和方法，特别是适用于改进以恒线速记录了数字信号的光存储盘的重放访问速度的光盘重放装置和方法。

记录数字信号的光存储器的其中一种是小型光盘(以后称之为CD)。将转换成数字信号的模拟信号以恒线速度录制在CD上，这样便可增加记录密度。用于重放CD的CD机在恒线速(以后略称之为CLV)的控制下旋转光盘，在日本专利申请公开昭和59-185071(第一常规例子)中披露了这种CD机。为检测由非接触光传感器记录的数字数据，作为音频输出器件，其访问速度应快速。此外，作为地址信息的子码也记录在光盘上，以便可方便地搜索所需要的音乐起始。

此外，还有一种用CD作为数据存储器的CD-ROM，用来作为一种存储数字信号的光存储盘。当重放CD-ROM时，作为一种数据存储元件，其访问速度应快速。对光盘的转速控制是决定该访问速率的因素之一，而在光盘的内径和外径区域间的转速比在CLV控制下大约是2．3，因此，为达到恒线速度而经历一定旋转数所需的时间便成了一个问题。

为了解决此问题，如在日本专利申请公开平5-250804(第二常规例子)中公开了一种重放时控制以恒角速度(以后称之为CAV)录制的光盘以提高重放光盘时的访问速度的先有技术。

在日本专利申请人在平-6-89506(第三常规例子)中提出了一种正常重放时控制以CLV录取的光盘的技术，在从光盘内径区向外径区或由外径区向内径区访问时，用改变线速度控制转速使其保持不变，及根据从光盘拾取的数字数据速率改变数字数据取样时钟频率，改变数据处理器的时钟频率和改变包括CLV控制器的重放数字信号处理RAM控制器的时钟频率。

当CD-ROM在如前述第一常规例子的那样在CVL控制下重放时，在光盘内外径区间的转速之比约为2．3，这样，当由内径区到外径区或相反由外径区到内径区访问时，要用许多时间转过数圈之后才达到恒线速，因而对数据存储器的访问速度方面会是一个问题。此访问速度取决于用于旋转光盘的电机的性能。然而，电机性能的改进是有自然极限的。

在前面描述的第二个常规例子中，因为电机是以CAV(恒角速)控制的，这就产生一个问题，即必须提供一种用来检测转速的装置而电机的结构会是复杂的。

根据前面第三常规例子，在访问期间对CAV的控制是必要的。由此产生了要求CLV控制器是复杂的，要求一个改变数据处理器和RAM控制器的时钟频率的电路，并由此增加了系统控制微机的负担。而且这还未考虑到为在出现误差时去交错和为防止在跟随访问时改变光盘线速度而发生RAM的溢出或下溢而要控制对RAM的写读控制的问题。

因此，本发明的目的是为了提供一种能以快访问速度重放以恒线速度记录的诸如CD或CD-ROM的重放设备。

本发明的另一目的是为了提供一种具有快访问速度而无需诸如用来检测转速的装置的复杂而昂贵的附加部件和可使用普通性能的低廉电机的那种光盘重放设备。

本发明的再有一个目的是为了提供一种在重放时不会发生RAM溢出或下溢的光盘重放设备。

为达到上述目的，本发明的基本特征在于：它有一个根据从一光盘检测到的数字数据的传输速率改变数字数据取样时钟的频率的装置，该装置还通过由CLV控制器跟踪在光盘电机转速的变化(即访问时的线速度的变化)来改变数据数理器和除CLV控制器以外还包括RAM控制器的重放数字信号处理装置的RAM控制器的时钟。利用本发明的此特征，在访问时可以用一个简单的CLV控制器，在线速度调整之前可重放一个包括时间码的子码，并防止RAM被溢出或下溢，而访问结束后的同步时间通过总以一恒高速时钟操作CLV控制器而缩短，且用来重放以CLV记录的光盘的访问时间得以改善。

本发明的更详细的特征如下：一个光盘重放设备，用来重放一个其上以预定记录格式以恒线速记录了诸如纠错码或包括时间码的子码的数字信息信号的光盘的光盘重放设备，该设备包括：

一个用来以恒线速度转动光盘的驱动器；

一个用来控制线速度的CLV控制器；

一个用来从光盘读取前述数字信息信号的阅读器；

一个数字信号处理器，用来执行预定重放数字信号处理，诸如对数字信息信号解调和差错纠上，所述信息信号是根据上述记录格式由所述阅读器输出的；

一个RAM，用来临时重安排和存储数据，以便根据记录格式执行误差校正；

一个用于控制RAM的RAM控制器；

一个第一时钟产生器，用来根据数字信号的传输速率产生一个重放时钟；

一个用来以固定频率振荡的振荡器；

一个第二时钟发生器，用来产生作为数字信号处理器，CLV控制器及由振荡器时钟控制的RAM控制器的工作基准的主时钟；

一个第三时钟发生器，用于产生一个作为数字信号处理器和不使用该振荡器的RAM控制器的工作基准的主时钟；

一个转换开关，用于将作为数字信号处理器和RAM控制器的工作基准的主时钟转换到由第二时钟发生器产生的第一时钟和由第三时钟发生器产生的第二主时钟中的其中一个主时钟；

一个访问控制器，用来控制CLV控制器和转换开关；及

一个第四控制器，用来控制整个光盘重放系统；

其中访问控制器控制开关和时钟，从而当光盘重放系统是在正常重放工作状态时，数字信号处理器和RAM控制器由第二时钟发生器产生的时钟操作，而当光盘重放系统是在访问作状态时，则由第三时钟发生器产生的时钟操作，CLV控制器则总由第二时钟发生器产生的时钟操作。

根据前述特征，访问控制器这样控制转换开关和转换时钟：当光盘重放系统处于正常重放操作状态时，数字信号处理器和RAM控制器由第二时钟发生器产生的时钟操作，而当光盘重放系统是处于访问操作状态时，它们由第三时钟发生器产生的时钟操作，而CLV控制器则总由第二时钟发生器产生的时钟操作。

根据前述特征，访问控制器如此控制：当光盘重放系统处于正常重放操作状态时，数字信号处理器和RAM控制器由第二时钟发生产生的第一主时钟操作，当光盘重放系统处于访问操作状态时，则由第三时钟发生器产生的第三主时钟操作，而CLV控制器则总由第二时钟发生器产生的第二主时钟操作，这样，甚至当用作访问的线速度在常规结构的CLV控制器中确定下来，一个包括时间码的子代码可被重放，而RAM不致溢出或下溢，且CLV控制器总由一个恒高速时钟操作，因而在访问之后的同步拉入时间可以最小，用来重放恒线速记录的光盘的访问速度也得以改善。

本发明的上述和其它目的及特征在结合附图阅读了对实施例的详细描述之后将可以理解更清楚。

图1是本发明的第一实施例的光盘重放设备的结构的方框图。

图2是图1的时钟发生器地例的方框图。

图3是图1的数据时钟发生器示例的方框图。

图4是本发明第一实施例中的访问时的光盘驱动电机控制电压和压控振荡器控制电压的定时图。

图5是本发明第二实施例的光盘重放设备结构的方框图。

图6是本发明第三实施例的光盘重放设备结构的方框图。

图7是本发明的第四实施例的光盘重放设备结构的方框图。

图1至图4是本发明的第一实施例。图1示出了本发明的第一实施例的光存储光盘重放设备结构的方框图，图2是图1所示时钟发生器的方框图，图3是图1所示的数据取样时钟发生器的方框图，而图4则是在访问时光盘驱动电机控制电压和压控振荡器控制电压的定时图。

在图1中，数字1表示光盘(CD-ROM)，2表示一个用于转动光盘的电机，3表示光盘电机驱动信号，4表示电机驱动器，5表示传感器(光传感器)，6表示传感器的滑动器，7表示传感器伺服电路，8表示传感器控制信号，9表示前置放大器，10表示转换为数字数据的输入信号，11表示时钟发生器，18表示时钟发生器11产生的、给数据处理器和RAM的时钟，20表示用来跟随输入信号10以响应于输入信号10的传输速率产生时钟的数据取样时钟发生器，27表示由数据取样时钟发生器产生的、送给数据处理器的时钟，28表示用于执行诸如数据解调或纠错的预定处理的数据处理器，29表示数据总线，30表示用重排和临时存储用于差错纠正处理的随机存取存储器(RAM)，31表示用于控制RAM30和数据处理器28的RAM控制器，32表示包括由通过重放输入信号10获得的时间代码的子码和指示子码重放完毕的子码OK信号，33表示由通过重放输入信号10获得的晶体时钟给出的脉冲宽度信息，34表示用来根据晶体时钟38给出的脉宽将光盘的转动控制到一个恒线速度的恒线速(CLV)控制器，35表示用来说明由数据处理器28从输入信号10中复现的光盘的转速的晶体时钟的脉宽信息，36表示一个晶体，37表示一个晶体时钟发生器，用来产生由晶体36产生的工作时钟，38表示一个CLV控制器34的晶体时钟(晶体工作时钟)，39表示一个用于数据处理器和RAM控制器的晶体时钟，它是数据处理器28和RAM控制器31的工作时钟，40表示一个用于控制CLV控制器34和时钟发生器11和访问时的访问控制器，41表示一个驱动控制信号，及50表示用于控制整个系统的系统控制微处理机。

图2是一个说明图1所示时钟发生器11的结构示例的方框图。在该图中，数字12为环路滤波器，13为压控振荡器，14为驱动器，15为相位比较器，而17为转换开关。

图3是用来说明图1的数据取样时钟发生器20的结构示例的方框图。在该图中，数字21表示环路滤波器，22表示压控振荡器，23表示分频器，24表示相位比较器1，25表示相位比较器2，及26表示加法器。

以一恒线速度将转换成数字数据的语音信号记录在CD上，这样可以增加记录密度。如前所述，用于本发明的各实施例中CD-ROM(光盘1)用作为数据存储器，所以从用作为数据存储器的观点来看要求有快的访问速度。用于决定此访问速度的因素之一是光盘的转速控制。因为在光盘的内径区域与外径区域之间的转速之比在恒线速控制约为2．3，这便造成这样一个问题：在转速达到恒线速所需的时间和线速度调整期内不能读出数据(一个包括时间码的子码)。本发明正是为了解决此问题。

下面将首先解释具有前述结构的正常重放时的操作。

在图1中，光盘1由光盘电机2带动旋转，传感器5在来自传感器伺服电路7的传感器控制信号的基础上读取频率为传输速率的信号，而输入信号10则通过前置放大器9被输送到数据取样时钟发生器20和数据处理器28，频率为响应于传输速率f的重放时钟27随着输入信号10由数据取样时钟发生器20产生并送至数据处理器28。CLV控制器34的晶体时钟38(恒高速时钟)和给数据处理器28和RAM控制器31的数据处理器与RAM控制器的晶体时钟38分别根据晶体36的时钟由晶体时钟发生器37产生，晶体时钟38被送到CLV控制器，而晶体时钟39则被送到时钟发生器11，并由此时钟发生器11将晶体时钟38作为晶体时钟18分别送至数据处理器28和RAM控制器31。

接收输入信号10的数据处理器28在RAM控制器31的控制下重新安排数据并将其通过数据总线29临时写入RAM30以便解调该数据和执行纠错处理。RAM控制器31监视RAM以防止其溢出或下溢并控制数据的写与读。根据由数据处理器28检测出的光盘的晶体时钟给出的脉宽信息，CLV控制器34执行PWM(脉宽调制)变换，产生保持线速不变的驱动器控制信息43，并通过低通滤波器42将其输送到电机驱动器4。

现解释对从光盘1的外径区到内径区的访问操作。系统控制微计算机50根据由数据处理器28复制的包括时间码的子码32将访问信息输出到访问控制器40，而访问控制器40将访问控制信号41送到CLV控制器34和时钟发生器11。

现参考图2来解释时钟发生器11。时钟发生器11有，例如，一个如图2所示的PLL(锁相环)电路，包括环路滤波器12，压控振荡器13及相位比较器15。时钟发生器11跟随电机2的转速的变化，即，跟随线速度的变化，以便用相位比较器5将由来自数据处理器28的晶体时钟给出的脉宽信息与通过分频器14对由压控振荡器产生的时钟分频所产生的信号进行比较。转换开关17在访问期间将访问控制信号41由访问控制器40转换到由PLL电路产生的时钟或在正常重放期间转换到给数据处理器和RAM控制器的晶体时钟并将其作为给数据处理器和RAM控制器18的时钟输出。

下面结合附图3介绍数据取样时钟发生器20。数据取样时钟发生器20也有，例如，如图3所示的PLL电路，及包括一个环路滤波器21，压控振荡器22，相位比较器No．1 24和相位比较No．2 25。因为数据取样时钟20用相位比较器No．1 24对来自前置放大器9的输入信号和由分频器23分频压控振荡器22产生的时钟产生的信号进行比较，用相位比较器No．2 25对来自数据处理器28的由晶体时钟25给出的脉宽数据和由分频器23分频压控振荡器产生的时钟所产生的信号进行比较，并用加法器26将两相比较器No．1 24和No．2 25的输出相加，因此数据取样时钟发生器跟随输入信号10和在电机2的旋转的变化，即线速度的变化。

现参阅图4的定时图，解释前述操作。当从光盘1的外部位置到内部位置访问时，光盘以恒线速控制，这样，在传感器5以低线速度的外部位置移动到高线速度的内部位置的同时预先执行用以加速电机2而施加加速电压的预测控制。此时假设时钟发生器11和数据取样时钟发生器20有，例如，如图2和3所示的PLL电路，并产生一个用以降低时钟振荡频率的电压以在访问开始时控制压控振荡器而且使操作时钟跟随光盘转速的变化，即产生了恒线速。因此，在线速度调整以前，数据处理器28检测包括时间码的子码32，而RAM30可以被RAM控制器31控制以便防止RAM30溢出和下溢，也就是使RAM30的读出速度和写入速度相等。这样一来，在图4的最下部所示的传感器移动结束的几乎同时，子码OK信号可以为“H”，即OK，而数据重放可以提早开始。

另一方面，与上述相反，当光盘1从内部位置向外部位置访问时，光盘以CLV控制，在传感器5从高线速的内部位置到低线速的外部位置时，为减速电机2而施加减速电压的预测控制提前执行。此时假设：时钟11和取样时钟发生器20有，例如，如图2和3的PLL电路，产生一个用于增加时钟振荡频率的电压，以便在访问开始时来控制压控振荡器，并跟随光盘1旋转的变化，即是说，产生了线性速度。因此，包括时间码的子码在线速度被调整如前可被检测而RAM30可以被RAM控制器31控制，从而防止了RAM30的溢出或下溢。

根据前述的实施例，当从光盘的内径区域到外径区域或从外径区域到内径区域访问时，在访问开始的同时，即产生一个用来降低时钟振荡频率的电压以用来控制压控振荡器13和22，并随之使操作时钟跟随光盘旋转方面的变化，就是说产生了线速度。因此，包括时间码的子码32可以在线速度调整好前被数据处理器28检测，而RAM30可以被RAM控制器31控制从而防止RAM溢出或下溢。

根据如上所述的实施例，当从光盘的内径区到外径区或从外径区到内径区访问时，在访问开始的同时，就产生一个用来加速或减速时钟振荡频率的电压，以便控制压控振荡器13和12，并随之使操作时钟跟随光盘转动的变化，也就是说，产生了线速度。因此，包括时间码的子码在线速度调定好前被检测，且RAM被控制以防止它溢出或下溢。因为CLV控制器34总是用采用晶体的恒高速时钟操作的，因此使线速度保持恒定的调正时间可以为最小和访问时间得以改善。

图5是显示本发明的第二实施例的光盘重放设备的构成。图中与图1中的第一实施例中相同的部件用了相同的符号，而对其的解释也避免累赘而省略了。在图5中，数字55表示全体CD信号处理器。

在图5所示的实施例中，CD信号处理机55包括RAM30和内配的访问控制器40。在这种情况下，时钟发生器1可以内配在CD信号处理器55中或有外部提供。晶体36是外部提供的。

图6是显示本发明的第三实施例的重放设备构成的方框图。在该图中，数字56表示整个CD信号处理器。

如图6的实施例所示，CD信号处理机56有外部提供的RAM30和内配控制器40。在本例中，时钟发生器11可以内配在CD信号处理器56或外部提供。晶体36是由外部提供的。

图7示出了本发明的第四实施例的光盘重放设备的构成的方框图。图中的数字56表示具有访问控制功能的系统控制微计算机。

如图7的实施例中，系统控制微计算机57可具有访问控制器40的功能。

Claims (11)

1．一种重放记录在可旋转光盘上的数字信息的重放设备，所述信息以恒定的线速度(CLV)以预定格式记录，除信息数据外还包括一个纠错码和一个带时间码的地址子码，所述设备包括：

一个光盘(1)的驱动电动机(2)，由CLV控制器(34)通过电动机驱动电路(4)控制；

一个读出装置(5)，可由滑动装置(6)以伺服受控方式使其径向移动，伺服机构(7)的控制信号是从系统控制微计算机(50)接收的；

一个数据处理器(28)，检测出的数据通过前置放大器(9)提供给数据处理器(28)，所述数据处理器产生控制数据(32，33)，提供给所述系统控制微计算机(50)和所述CLV控制器(34)，并且适宜将检测出的数据暂存入RAM存储器(30，31)中纠错并读出经纠错的数据；

所述设备的特征在于，它具有：

第一时钟发生器(20)，供产生与检测出的信号(10)的传输速率相应的第一时钟序列(27)；

振荡器(36)，供产生固定频率的第二时钟序列，所述振荡器(36)耦合到第二时钟发生器(37)上，以便根据所述第二时钟序列产生第一主时钟(38，39)，所述第一主时钟作为工作时钟(38)提供给CLV控制器(34)；

第三时钟发生器(12，13，14，15)，供产生与所述振荡器(36)的所述第二时钟序列无关的第二主时钟；

开关装置(17)，所述第一和第二主时钟序列加到此开关装置(17)上，开关装置(17)根据所述系统控制微计算机(40，50)传送来的控制信号(41)，在所述不同工作方式的过程中通过选择所述第一或所述第二主时钟确定操作数据处理器(28)和RAM存储器(30，31)的定时钟，从而在正常连续重放工作方式下选取第一主时钟，在访问方式下选取第二主时钟。

2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述系统控制微计算机(50)将所述开关装置(17)控制得使访问操作开始时选取所述第二主时钟，所述光盘(1)达到CLV转速时选取所述第一主时钟。

3．如权利要求1所述的设备，其特征在于，RAM存储器(30)由RMA控制器(31)控制，从而在访问操作过程中以基本相等的速度往所述RAM存储器(30)中写入数据和从所述RAM存储器(30)中读出数据。

4．如权利要求1所述的设备，其特征在于，开始访问操作时，所述CLV控制器(34)根据所述读出装置(5)是向外或向里径向移动，给所述电动机驱动器(4)加上加速电压或减速电压。

5．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数据处理器(28)处理传送给系统控制微处理器(50)的地址子码信号时，在所述读出装置(5)达到其目标位置且光盘(1)在恒定线速度(CLV)下转动之前完成预定地址子码的重放过程。

6．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一时钟发生器(20)包括第一变频装置(21-26)供改变所述第一时钟序列的频率，所述第三时钟发生器(11)包括第二变频装置(12-15)供改变所述第二主时钟的频率，变频总是根据访问操作过程中CLV的变化进行的，其中CLV的这种变化是由光盘(1)在所述CLV控制器(34)控制下的转动进行的。

7．一种重放记录在可旋转光盘上的数字信息和在所述光盘上不同存储位置快速随机存取信息的方法，所述信息事先已以恒定的线速度(CLV)以预定的格式记录，除信息数据外还包括纠错码和带时间码的地址子码，所述方法是采用以下设施进行的：

驱动电动机(2)，供驱动光盘(1)，光盘(1)由CLV控制器(34)通过电动机驱动电路(4)控制；

读出装置(5)，可借助于滑动装置(6)在伺服受控方式下径向移动，伺服机构(7)的控制信号是从系统控制微计算机(50)接收的；

数据处理器(28)，重放的数据通过前置放大器(9)提供给此数据处理器(28)，所述数据处理器(28)产生控制数据(32，33)，提供给所述系统控制微计算机(50)和所述CLV控制器(34)，并且适宜将数据暂存入RAM存储器(30，31)，中纠错和读出经纠错的数据；

所述方法的特征在于，它包括下列步骤：

产生(22)与重放信号(10)的传输速率相应的第一时钟(27)；

产生(36)恒定频率的第二时钟，第二时钟用以产生作为所述CLV控制器(34)的工作时钟的第一主时钟序列(38，39)；

产生与所述第二时钟无关的第二主时钟序列(13)；

在正常连续重放的操作方式下选取所述第一主时钟(39)作为数据处理器(28)和RAM存储器(30，31)的工作时钟(18)；

在访问方式下选取所述第二主时钟(13)作为数据处理器(28)和RAM存储器(30，31)的工作时钟(18)；

其中访问操作方式由从系统控制微处理器(40，50)传送给CLV控制器(34)的控制信号(41)引发，从而所述CLV控制器(34)根据所述读出装置(5)是向外或向里径向移动，给电动机驱动器(4)提供加速或减速电压，进而使所述光盘(1)在所述读出装置(5)走向其目标位置的同时加速或减速。

8．如权利要求7所述的方法，其特征在于，访问操作开始时选取第二主时钟，光盘(1)一旦以恒定线速度(CLV)转动时就选取第一主时钟。

9．如权利要求7所述的方法，其特征在于，RAM存储器(30)的写入和读出操作在访问操作方式下以基本相等的速度进行。

10．如权利要求7所述的方法，其特征在于，在地址子码处理的过程中，所述数据处理器(28)在所述读出装置(5)达到目标位置且光盘以恒定线速度(CLV)转动之前给系统控制微处理器(50)发出信号，表示预定地址子码重放完毕。

11．如权利要求7所述的方法，其特征在于，与访问操作过程中CLV的变化相适应，其中CLV的变化是由光盘(1)在所述CLV控制器(34)控制下的转动进行的，所述第一时钟频率(27)和所述第二主时钟频率的变化都受光盘转动的影响。

Images