CN1095167C - 在盘状信息载体上读和/或记录信息的装置 - Google Patents

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Abstract

一个从盘状信息载体(1)上的信息轨道上读出和/或记录信息的装置包含：扫描装置(2)，它在距信息载体(1)的转动点不同距离(r)上以某一线速度扫描信息轨道，和驱动装置(3)，它使信息载体(1)以某一角速度转动。当距离(r)增大时，信息载体(1)的角速度基本上减小，其线速度将基本上增大(区域30中的曲线)。其结果是获得了短的访问时间和高的平均信息率。为获得最小的访问时间，角速度和距离(r)的关系满足快速移动时最小的速度修改时间最多等于快速移动时间(曲线33)。速度的获得依赖于读、记录、处理信息的最大和最小频率。

Description

在盘状信息载体上读 和/或记录信息的装置
本发明涉及从盘状信息载体的信息轨道上读和/或记录信息的装置，它包含在离信息载体转动点不同距离上以某一线速度扫描信息轨道的扫描装置，并包含使信息载体从某一角速度转动的驱动装置，和控制驱动装置的控制装置。
该种装置不同于US5,161,142。在已知的装置中，有一个被称为CLV(恒定线速度)的盘，它是一种圆盘状信息载体，载体上的信息轨道上排满具有固定线密度的信息，该盘被以固定角速度(CAV)扫描。如果信息要从信息轨道的另外部分读入，扫描装置通过跳过一些轨道到新的径向位置来快速地移到轨道的这部分。在已知的装置中角速度不被修改，所以用短的时间访问盘上的其它地方得以实现。
该种装置的一个问题是靠近盘中心的信息扫描速度大大低于靠近外边缘的扫描速度。结果是平均信息扫描速度大大低于最大信息扫描速度。装置中的信息处理电路也要有很大的工作范围。
本发明的一个目的是提供，例如，一种具有高的信息平均扫描速度，同时保留了快速移动后的短的访问时间的装置。
这个目标通过开篇描述的装置达到，其特征在于控制装置设计成使信息载体按下述方式驱动，信息载体的角速度随距离(r)的增大基本上减小且扫描线速度基本上增加。
该发明的优点在于最大和最小角速度之间的差比以固定线速度进行记录或读操作时小，所以在快速径向移动时角速度的修改量保持有限。一种相对低功率的马达和马达驱动器可用于根据该发明设计的装置中。这不仅限制了重量和尺寸，也限制了能耗、发热量和机械振动。
该装置的另一个实施方案的特征在于控制装置设计成按以下方式设置角速度或线速度，该方式中拾取信息装置通过快速径向移动到达信息轨道的其它部分所需的第一段时间大于或等于把快速径向移动时的线速度修改到信息处理时的线速度所需的第二段时间。该实施方案的优点在于给定最大信息处理频率和装置的物理参数时，可获得优化的平均信息速率和最短的访问时间。
该装置的进一步的实施方案的特征在于控制装置设计成在信息记录时固定线速度。该实施方案的优点在于记录参数，例如激光功率和写脉冲形状，只决定用于一个固定的线速度。这些参数在记录过程中一直保持恒定。
该装置的进一步的实施方案，其特征在于控制装置设计成可从信息轨道中的信息得出距离(r)。该实施方案的优点在于距离(r)可从现有的信号，例如地址信号中得到，而不需增加另外的信号拾取装置。
该发明的这些方面以及其它方面将在下面的实施方案的描述中阐述明白。
图中：
图1示出已知的信息读和/或记录装置。
图2示出带信息拾取的发明装置。
图3示出根据发明利用信息载体上的地址信息设计的装置。
图4示出距离(r)增大时速度曲线。
图5示出r分区时的速度曲线，和
图6示出快速径向移动时的速度曲线。
在图中，元件对应于已在描述时带有参考字符的元件。
图1示出一种装置，它在光、磁光、磁可记录盘状信息载体1上读和/或记录信息，比如已知的可记录CD或计算机用硬盘。关于可记录CD系统的广泛描述参见EP-0 326 206-A1(PHN 12 398)和EP-0 325 329-A1(PHQ 88.002)。一个读装置的例子是音响CD或CD-ROM。关于读CD的描述见于“光盘系统原理”(“Principles of optical disc systems”)，由Bouwhuis等编著，ISBN 0-85274-785-3。信息载体1绕旋转点转动，由驱动装置3按通常方式驱动。驱动装置3由控制装置4触发，表明角速度或线速度的测量信号施加于控制装置4。形成的控制环路使信息载体以设计的速度转动。一个包含读/写头2的扫描单元位于距离盘的转动点r处，并能由通常类型的伺服跟踪系统(未示出)沿径向方向移动。
记录过程中，信息通过编码器6送至调制器5，该编码器将信息编码成为为纠错留有冗余的信息流。经编码和调制后的信息按由时钟信号决定的恒定信息率记录。跟踪和线速度通过跟踪系统和控制环路控制。例如，当制造一个母盘时，母盘后来将用于制造CD-ROM，角速度可由从驱动装置3得到的测量信号14控制，允许设计的角速度随r反比例下降。可记录的信息载体预先做上图案，比如在抽样伺服系统中，或预先做上沟纹，以使读/写头2产生控制信号15。关于控制信号产生方式的广泛描述可参考EP 03262006(PHN 12 398)，该文件在本说明书中作为参考。记录过程中，控制信号15经由开关10接到控制单元4，该单元依赖控制信号使信息载体按某一恒定线速度被读/写头2扫描。这种方式下得到的信息载体1，在沿扫描方向上的信息密度是恒定的。
在读过程中，时钟信号13被恢复，由读/写头2产生的读信号由解调器7和解码器8解码成信息信号。时钟信号的频率由读/写头2扫描信息图案的线速度表明。开关10在读操作中将时钟信号13连到控制单元4。
在被移为CLV系统中的读操作中，转动被控制在某个恒定的线速度，比如在已知播放CD-DA的音响CD播放机中。为了这个目的，控制装置4通过开关10得到扫描线速度信号16，比如在记录过程中提到的跟踪系统的控制信号，或读过程中从解调器7恢复的时钟信号13。信息在信息轨道中按恒定密度记录。结果是盘上可记录最大容量的信息。在CLV系统中角速度依赖于距离r。由于在读/写头2快速移动到信息轨道的其它部分后角速度要修改，所以马达控制需一些时间来达到这个速度。该时间的一部分，即，只要信息率位于信息处理电路(例如分别位于解调器7，解码器8，调制器5和编码器6中)的工作区域之外时，没有信息会被处理。如欲获得短的访问时间需用强劲的马达和强劲的马达驱动器。
在被称为CAV系统中的扫描过程中，转动是调节到使信息载体1具有恒定的角速度。为了这个目的，驱动装置3包含能产生表明角速度的感应信号14的传感器。感应信号14施加到控制装置4。当CAV系统中进行记录操作时，信号以恒定的时钟频率记录，所以信息载体上的信息密度随距离r的增大而降低。
当在CAV系统中进行记录操作时，通过允许记录信息的信息率随r按比例增加可获得恒定的信息密度。但是，这给信息处理电路的工作区域加上了限制要求。另外，信息传输率在小距离r情况下远小于在盘的外边缘的情况。其结果是平均信息传输率远小于最大信息传输率。快速移动后的访问时间只依赖于到达期望的信息轨道部分所需的时间。由CAV系统读在扫描方向具有恒定密度的信息载体时的扫描操作参见US5,161,142。
图2示出本发明装置的第一个实施方案。这里角速度的设定依赖于距离r，以使该角速度随距离r的增加而降低，但小于按比例降低。由位置传感器20产生的表明距离r的信号21传到控制装置4。控制装置4包含，例如，一个可由信号21的特定值决定角速度的表。以信号21为基础的角速度也可用异于表的其它方式决定，例如，通过数字运算单元或通过模拟信号处理。决定的角速度和表明真实角速度的感应信号14进行比较。用于驱动装置3的驱动信号依赖于这个比较得到。
图3示出本发明装置的第二个实施方案。当信息载体1，比如CD，带有表明径向位置的地址信息，距离r可由从信息载体1上得到的信息信号22得到。位于CD信号子码中的绝对时间信息，或信息载体1上的数据区地址，比如CD-ROM或硬盘中的，可用于达到这个目的。这类表明距离r的信息也可从其它信息图案得到，比如记录过程中信息载体的预先做沟纹(pregroove)。控制信号15包含这个信息。控制装置4通过开关23得到信号22或信号15，根据此信号决定要设定的角速度。角速度的决定和控制方式同第一实施方案中的决定和控制方式。
根据本发明装置的第三实施方案，线速度的设定依赖于距离r。控制单元4得到表明真实角速度的信号，例如图1中示出的经过开关10的时钟信号13或信号15。传感器和感应信号14这时不是必要的，但可按要求施加，用于在读信号不可靠时控制速度，比如，在快速移动过程中。当增加距离r时，设定大的线速度，线速度的增加小于随r接比例增加。在控制环路中控制装置4比较设定的线速度和表明真实角速度的信号16。用于驱动装置3的驱动信号的获得依赖于这个比较。距离r可由位置传感器20感应并通过图2中示出的信号21表示。
根据本发明装置的第四个实施方案与第三实施方案相似，只是r是从图3中示出的信号22或信号15中的地址信息得到。位置传感器20和信号21在这里不要。
根据本发明装置的第五个实施方案与上一个实施方案相似，只是CLV系统中的角速度在信息记录时得到控制。记录参数比如记录功率和记录脉冲具有固定设置。
根据本发明装置的第六个实施方案与上一个实施方案类似，只是CAV系统中的角速度在信息记录过程中得到控制。时钟效率按与r成反比例变化，例如，把表明距离r的信号22或21耦合到VCO(电压-控制振荡器)。这样，r可由传感器22或从信息载体1的信号22或信号15读出。结果是，将提高到高的恒定信息密度并具有恒定角速度。快速移动后立即记录成为可能，因为角速度不需要修改，因此不存在记录太快或太慢的危险，那样会使信息在信息载体上的错误区域结束。
图4a示出角速度ω随距离r增大的形为。对于CAV系统这是水平线31，覆盖了读/写头2的工作区域，从里面的最小距离rmin到信息载体外缘的最大距离rmax。对于CLV系统角速度按曲线32与距离r成反比关系。区域30介于极端31和32之间，包含了根据本发明的装置的实施方案的速度曲线。通过限制角速度相对于CLV系统的差别来达到更短的访问时间。因为在快速移动时克服更小的速度差异，装置会更早地能读或记录信息。关于快速移动考虑最大信息处理频率，驱动装置能实现最大角速度而且在此速度下伺服跟踪系统仍能使读/写头2跟随信息轨道。快速移动后，信息率更快地位于信息处理电路的工作区域中，并可获得更短的访问时间。在已知的CLV系统中获得了最大平均信息率。为了仍然获得最大平均信息率和短的访问时间，最可能靠近CLV曲线32的速度曲线33被选中。
在第一实施方案中，控制装置4从外缘rmax到一特定距离r1按CLV曲线32控制速度。这样，具有较大直径的信息轨道被以优化的速度读和记录。从该距离r1，角速度保持恒定角速度ωmax，如曲线34所示。这已考虑到机械限制和高角速度伺服跟踪系统的限制。
在第二实施方案中，控制装置4的控制考虑到最大信息处理频率和访问时间保持在最低水平。在向中心快速移动时，信息载体1将被加速直至角速度对应于新距离r。信息率将暂时降低，(恢复的)时钟将跟随这一较低频率。为这一目的，系统控制将暂时按要求分别调节调制器5和解调器7。当从中心向外快速移动时，信息载体1将被减速。因为信息处理电路最大信息率受到限制，当读/写头2到达要到的信息轨道部分时角速度不能太高。最小访问时间要求信息载体减速所需时间总是小于或等于读/写头2的移动所需时间。最短访问时间可通过按以下方式选择速度曲线获得，对每一距离r，从任一其它工作距离到它的快速移动时间基本上至少等于对应于这次快速移动的减速时间。对于一特定装置的变化由曲线33给出。在最小访问时间的条件下，最大平均信息率也得到了提高。
装置的快速移动时间的变化将被决定，用来向该处调节速度曲线。如果快速移动时间正比于径向位移，快速移动时间能容易地决定。但是，通常，读/写头2的移动受到起初急加速和其后减速的影响。改变角速度所需时间将由覆盖的距离差异和马达参数决定。对CLV曲线32快速移动后的速度差异正比于迭加到距离r上的径向位移。当快速移动发生在越靠近外缘的特定距离时，角速度差异将越小，所以减速所需的时间将越短。
对于特定的距离rclv，快速移动的时间基本上等于减速时间。CLV曲线32从距离rmax到rclv将对访问时间不起决定性影响。在曲线33的这部分中，角速度完全由信息处理电路的最大信息率决定，而在从rmin到rclv部分，曲线33由马达的特性决定。依赖于系统的物理性质，计算出的rclv也可以小于rmin(这种情况下曲线降为已知的CLV曲线)或大于rmax(这种情况下曲线33完全位于区域33中)。当确保快速移动后信息总能被处理时，可将rclv点选在略靠近外缘。这给装置的物理性质的冗余度留有小的裕量。
在第三实施方案中，对于控制装置4，可获得比前面实施方案高的平均信息率，在所有情况下不要求最小访问时间，但是，例如，当快速移动超过工作区域的2/3时额外的时间将用于频率调整。最高达到的速度位于解调器7的时钟恢复捕捉范围，以便读出正确的线速度。如果线速度进入锁定范围，解码器8开始解码。曲线显示了区域30中介于CLV曲线32和优化曲线33之间的变化。
在第四种实施方案中，对于控制装置4，通过曲线33，和如果需要，曲线44得到的速度变化可获得最短的访问时间。设计的曲线是近似的，例如由几个固定设定点决定。控制装置4包含一个简单的选择机制，传感器和感应信号14可省略。这样的结果是信息率会略低，这是事实。
对于上述实施方案总可通过适当选择位于CLV曲线32和CAV曲线31之间的区域30中的曲线达到平均访问时间和平均信息率之间的适当平衡。
图4b示出线扫描速度Vlin随距离r的变化。曲线51示出扫描发生在CAV系统中的速度变化，线速度随距离r成比例增大。曲线52示出CLV系统中扫描的速度变化，该系统具有恒定线速度。区域50包含根据发明装置的可能的控制曲线，曲线53和54示出了对应于图4a中曲线33和34的控制曲线。
图5示出曲线41，表示在工作区域r分成小区时各小区中扫描线速度保持恒定时的角速度ω的变化。在最外区，线速度等于最大线速度，曲线41跟随CLV系统的曲线42。以简单的方式，例如，借助于表，控制装置4能从距离r得出要设定的标称线速度。区域可选为相等，或渐宽，例如，正比于增大的距离r。也可能考虑到装置能达到的最大角速度ωmax，为此在内部区域设置更陡的线速度下降，如曲线44示出。距离r能如上面描述的，从传感器20中的感应信号或通过分析地址或子码得到的信息信号22中推出。对每一区域设定的标称线速度能由控制装置4修改并施加到控制环路以激励驱动装置3。
图6示出在t0时刻发生的大的向外移动情况下线性速度随时间t的变化。在大的快速移动情况下修改速度所需时间远小于快速移动所需时间。速度会被设定为新值，例如，在下列时刻：
a)新的设定从位移长度算出并在位移开始时设定。其变化见曲线61。
b)先前的设定在快速移动中保持，新的距离r不会由信号21或22决定，新值在快速移动后才被设定。其变化见曲线62。
c)快速移动中值r不断被算出，速度不断地被修改；变化见曲线63。在快速移动中，r能被决定，例如，通过传感器20或计数所穿过的轨道数。如果线速度如第三实施方案控制，快速移动中速度将被强烈改变，见情形a)。这样，在向外移动的情况下，高的线性速度已设定就绪，而读/写头2仍然位于远远的内部。结果是转动首先加速，速度v将超过最大速度值vmax。最大的处理频率不被超过。为避免这点，速度设定可根据，例如b)和c)以及/或vmax可选择略低值。情形b)中转动将被过度减速，在到达t1时仍有一段用于加速的时间。情形c)中区域内有过调部分。进一步的优化快速移动中速度设定方式可能是，例如，控制中使用阻尼(damping)，以使速度可快速调节，但过调不会发生，例如，曲线64的情况。当向中心的突然移动发生时，相补效应发生。因为这里速度不会过高，方法c)能毫无异议地被选中。不必发现别的可能在快速移动中控制设计的角速度，通过从距离r计算速度和设定线速度，以及用传感器和信号14，这些已在第三实施方案中讨论。
根据本发明装置的进一步的实施方案中，使用信息载体1，它的信息密度随r增大而减小。例如，距离r能分成对应恒定角速度的区域，例如，根据图5中的曲线42。在恒定时钟频率下区域中的密度会随r增大而减小；根据区域改变时钟，这样，内部区域的密度基本上大于外部区域的密度。时钟频率也可按与r成反比变化，例如，把表明距离r的信号22或21耦合到一个VCO上(电压-控制振荡器)。这将形成等密度，例如，按每个区域平均。在记录过程中，这种耦合在整个距离r中使用，并且具有，例如，恒定的角速度。r可由传感器20或从信息载体上读出的信号22或信号15决定。在快速移动后，记录可能立即进行，因为角速度不需修改，同时获得了高的恒定的信息密度。
组合各种密度、角速度和线速度可以优化地调节平均信息率、访问时间和信息载体的总容量。可以发现组合基本拷贝CAV或CLV变化，例如，在恒定角速度的多区域中近似CLV曲线，是已知的。但是，那种情况下，角速度或线速度只在不同于已知的CAV或CLV系统的区域表现出变化，角速度或线速度继续是基本恒定。

Claims (10)

1、一种在盘状信息载体(1)上从/在信息轨道上读和/或记录信息的装置，包含在距信息载体(1)转动点以可变距离(r)用某一线速度扫描信息轨道的读/写头(2)，和使信息载体(1)以某一角速度转动的驱动装置(3)，和控制驱动装置(3)的控制装置(4)，其特征在于，控制装置(4)设计为使信息载体(1)以以下方式被驱动，信息载体(1)的角速度随距离(r)増大减小，以及扫描线速度增加。
2、如权利要求1所述的读和/或记录信息装置，其特征在于，控制装置(4)设计成依赖于距离(r)设定角速度。
3、如权利要求1所述的读和/或记录信息装置，其特征在于，控制装置(4)设计成依赖于距离(r)设定线速度。
4、如权利要求3所述的读和/或记录信息装置，其特征在于，距离(r)的工作区域被分成一定数量的区域，控制装置(4)设计成设定线速度为由区域决定的恒定速度。
5、如权利要求1-4中任何一个所述的读和/或记录信息的装置，其特征在于，控制装置(4)设计成以以下方式设定角速度或线速度：快速径向移动使信号拾取装置到达信息轨道的其它部分所需的第一段时间大于或等于为快速径向移动修改线速度到信息能被处理的速度所需的第二段时间。
6、如权利要求1-4中任何一个所述的读和/或记录信息的装置，其特征在于，控制装置(4)设计成以以下方式设定线速度：在对应于最外轨迹的第一距离(rmax)与第二距离(rclv)之间的位置，线速度基本上等于最大速度；以及在第二距离(rclv)和对应于最内轨迹的第三距离(rmin)之间的位置，线速度小于最大速度。
7、如权利要求6所述的读和/或记录信息装置，其特征在于，第二距离(rclv)是使所述第一段时间和第二段时间相等的最小距离。
8、如权利要求6所述的读和/或记录信息装置，其特征在于，控制装置(4)设计成以以下方式设定线速度：从第二距离(rclv)到第三距离(rmin)间的区域中第一段时间和第二段时间相等。
9、如权利要求1-4中任何一个所述的读和/或记录信息的装置，其特征在于，控制装置(4)设计成当信息被记录时扫描线速度恒定。
10、如权利要求1-4中任何一个所述的读和/或记录信息装置，其特征在于，控制装置(4)设计成可从信息轨道中的信息获得距离(r)。
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