CN1171205C - 用于扫描信息载体的装置以及使用这种装置的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一种装置适合于扫描带有环绕轴的一些轨迹的信息载体，该装置包括：用于将信息传送到信息载体上的一个扫描点上以及从其上传出信息的装置，用于在切线方向上移动扫描点的切线移动装置，以及用于在径向上移动扫描点的径向移动装置，用于控制径向移动装置的控制装置以及用于产生作为对扫描点瞬间径向位置的一个测量的径向位置信号的径向位置检测装置，其中该装置的扫描点可沿着轨迹以及穿过这些轨迹移动，其特征在于用于产生作为显示扫描点切线位置的切线位置信号的切线位置检测装置。借助于控制装置，可以使扫描点沿着径向移动。在具有作为所需切线位置和瞬时切线位置之差的函数的径向移动时间的时间间隔内实现这种移动。

Description

用于扫描信息载体的装置以及使用这种装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于扫描带有环绕轴的一些轨迹的信息载体，该装置具有用于将信息传送到该信息载体上的一个扫描点上以及从其上传出信息的装置，其中还有用于在切线方向上移动扫描点的切线移动装置和用于在径向上移动扫描点的径向移动装置，以及具有用于控制径向移动装置的控制装置以及用于产生作为对扫描点瞬间径向位置的一个测量的径向位置信号的径向位置检测装置，该装置具有扫描点沿着轨迹的扫描方式以及穿过这些轨迹的移动方式。

本发明还进一步涉及一种使用这种装置的方法。

背景技术

在上述段落中所定义的这种类型装置在USP5,402,401中可以了解到。该装置适合于从诸如致密盘这样的可旋转信息载体上读出音频/视频和/或文件信息，和/或将上述信息写入该信息载体中。在这种公知设备的扫描方式中，径向误差信号其作用相当于一个径向位置信号。将该径向误差信号用于将扫描点集中在轨迹上。在这种移动方式中，根据预定速度在径向上移动该扫描点。一方面，需要这种短时间的移动方式以便于在连续扫描方式之间获得短的等待时间，并因此可以得到最佳的信息传送效能。另一方面，有利于相对慢地实现扫描点的径向移动从而限制这种移动方式中的功率损耗、噪声产生以及磨损。对于便携式设备而言，低功率损耗是非常重要的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种上述段落中所定义类型的装置，其中，该装置在不增加等待时间的情况下，可以限制扫描点移动速度。出于这个目的，根据本发明，上述段落中所定义类型的装置其特征在于：该装置另外还具有用于产生作为显示扫描点切线位置的切线位置信号的切线位置检测装置，在具有作为所需切线位置和当前切线位置之差的函数的径向移动时间的时间间隔内，在移动方式中，控制装置可以使扫描点沿着径向移动。这样使得有可能将径向移动速度适应于需要达到所需切线位置的时间间隔上的速度。本发明是基于对这样事实的认识：不需要如此快速地移动扫描点就可以实现在达到所需切线位置之前该扫描点已经达到了所需径向位置。

由于是在长于最小时间间隔的时间间隔内将扫描点移动到所需径向位置上，因此，径向移动需要较少的功率并且可以减少产生的噪声以及减少磨损。此外，不会影响信息载体上信息的传送，这是因为可以选择径向移动时间从而允许所需切线位置和当前切线位置之间存在不同，其结果，在最短的可能时间内实现这种径向移动之后，不能达到所需的径向和切线位置。

从JP07-176173中可以注意到，这样一种装置是公知的：其中使用表示信息载体旋转的一个旋转信号来校正计数信号。因此，可以排除具有螺旋轨迹的信息载体的旋转导致轨迹计数误差的情况。

在根据本发明的装置中，控制装置提供：对于切线位置中相对小的第一差值和相对大的第二差值而言，在相对长的第一径向移动时间和相对短的第二径向移动时间内，扫描点移动相同的径向距离。

在根据本发明的一个实施例中，控制装置包括用于产生表示作为时间函数的所需瞬间位置的信号的第一控制装置，用于产生表示所需瞬间位置和该瞬间位置之差的一个误差信号的第二控制装置，以及用于产生用于径向移动装置的一个控制信号的第三控制装置。该实施例可以在径向移动时间内的窄偏差内实现径向移动。

所述实施例的一个变型其特征在于，控制装置包括用于产生对应于该控制信号一个期望值的预测信号的第四控制装置，并包括用于从误差信号和这个预测信号中产生控制信号的信号组合装置。这个变型实施例为径向移动装置提供非常合适的控制，其中仅需要对于误差信号的小的放大。

一个实施例其特征在于，该径向检测装置具有与移动装置相连的检测装置。该设备可以包括，例如，用于存储由检测装置所产生检测信号值和该信息载体和轨迹数之间关系的一个存储器，从所述值间关系中可以了解给出的检测信号值所对应的轨迹。相反，如果轨迹间距的变化足够小，则可以计算对应于检测信号值的轨迹。

在一个实施例中，径向位置检测装置包括用于产生表示穿过轨迹数量的计数信号的穿过轨迹计数装置，用于产生表示距离最近轨迹的扫描点距离的一个跟踪误差信号的装置，以及用于从计数信号和跟踪误差信号中产生径向位置信号的装置。以这种方式，可以准确获得扫描点的径向位置。

在信息载体具有连续螺旋轨迹的情况中，与分开的圆形轨迹不同之处在于，通过信息载体的旋转来影响计数信号。对于使用具有螺旋轨迹的信息载体，该装置最好具有能够基于切线位置信号来校正计数信号的校正装置。

根据本发明，一种使用扫描具有环绕轴的一些轨迹的信息载体的装置的方法，在该方法中，该信息载体绕轴旋转，该方法包括一种扫描方式和移动方式，在该扫描方式中，信息经信息载体上的一个扫描点来传送而且扫描点是沿着轨迹移动的，而在移动方式中，扫描点在径向上移动并穿过这些轨迹，该方法的特征在于，在移动方式中，在带有径向移动时间的时间间隔内，在径向上移动扫描点，该径向移动时间是所需切线位置和当前切线位置之间差的函数。

附图说明

将参考附图详细描述本发明的这些以及其它方面。在附图中：

图1示出了根据本发明第一实施例的一种装置，该装置体现了本发明的第一实施例，

图1A示出了图1所示装置的详细结构，

图2示出了根据本发明的一种方法，

图3A、3B以及3C分别示出了作为时间函数的一个实施例中的扫描点的加速、减速以及偏移情况，

图4示出了当前和所需切线位置之间的关系、到达该切线位置所需的时间以及径向移动时间，

图5A、5B以及5C分别示出了作为时间函数的一个实施例中的扫描点的加速、减速以及偏移情况，

图6示出了根据本发明第二实施例的一种装置，

图6A示出了图6所示装置的详细结构。

具体实施方式

图1示出了扫描具有环绕轴11的信息载体10的一种装置。在当前情况中，该信息载体是一种光信息载体，但是，可以替换为磁光或磁性类型的信息载体。该装置具有用于经该信息载体10上的扫描点21传出/传入信息的装置20。在当前实施例中，所述装置20由光点变换器组成，例如如同USP5,402,401中所描述的那种变换器。该变换器将由扫描点21扫描的光图案转换为一个电信号并因此从信息载体10上传出信息。另外，可以使用适合于(另外的)用于响应电写入信号从而将光图案写入该信息载体以便于将信息传送给该信息载体的变换器。

该装置进一步具有用于相对于信息载体10在切线方向上移动扫描点21的切线移动装置30。在这种情况中，借助于将该信息载体10环绕轴11旋转的一个马达来实现切线移动装置30。

通过由具有一个轴43的滑动马达42驱动的滑动器41来加载变换器20。该变换器20的至少一部分可以相对于滑动器41径向移动(没有示出)。以这种方式，可以获得精确定位的机械结构。传送装置44将滑动马达42轴43的旋转移动转换为与该信息载体10轨迹横切方向上的滑动器41的径向移动。滑动器41、滑动马达42以及传送装置44构成径向移动装置40。

在当前实施例中，由Hall传感器61、62分别产生信号cos(9β_r)和sin(9β_r)，这两个信号表示了由滑动马达42的轴43所占用角度β_r的多倍(9x)的余弦和正弦。由于该滑动马达42的轴43与滑动器41相连，因此，这两个信号一起构成作为对于扫描点21瞬时径向位置r的检测的组合径向位置信号。通过控制装置50控制滑动马达42。在当前实施例中，控制装置50包括由产生信号β_s的微处理器所组成的第一控制装置51。信号β_s作为对于滑动马达42轴角度的一个检测，该角度对应于作为时间函数的所需瞬时位置。因此，信号β_s表示所需瞬间位置是作为时间的函数。借助于表52产生代表该角度多倍(9x)的余弦和正弦的信号cos(9β_r)，sin(9β_r)。正交检测器53从表52的这些信号并从来自Hall传感器61、62的信号中产生组合信号Se1、Se2，由此所产生的信号表示所需瞬间位置和该瞬间位置之间的差。误差信号是由表示值sin(9*(β_s-β_r))的第一分量Se1和表示值[(β_s-β_r)/2π]的第二分量Se2组成。表52和正交检测器53构成第二控制装置。借助于由PID控制器所组成的第三控制装置54，从该误差信号中导出用于移动装置的控制信号。在现有申请PHN17.032中详细描述了第二控制装置52、53以及第三控制装置54。

控制装置50可以包括第四控制装置，例如，该控制装置可以由微处理器51组成，借助于该控制装置可以产生对应于控制信号Sc的一个预测信号Sp。在这种情况中，信号合成装置55从误差信号Se和预测信号Sp中产生控制信号Sc(参见图1A)。

该装置具有其中扫描点21跟随信息载体10的一条轨迹的扫描方式。该装置还有其中沿着径向移动扫描点21并且穿过这些轨迹的移动方式。存在将精确定位机械装置与径向移动装置41、42、44的组合的多种可能性。在扫描方式中，伺服系统可以使精确定位机械装置快速消除扫描点实际位置和所需位置之间的偏差。该伺服系统还可以通过逐渐或逐步移动滑动器41从而相对于余下位置消除精确定位机械装置的平均偏差。

根据本发明的这个装置具有用于产生表示扫描点21相对于信息载体的切线位置的切线位置信号S_α的切线位置检测装置70。在这种情况中，该切线位置信号S_α是一个脉动信号，每个脉冲表示信息载体10旋转一周的第1/256部分。

在根据本发明的装置中，控制装置50使扫描点21在带有作为所需切线位置α_e和当前切线位置α_b之间差的函数的径向移动时间T_r的时间间隔内，在移动方式中沿径向移动。参考图可以对此进行解释。图2示出了通过由微处理器51构成的第一控制装置来计算信号β_s的值。

在步骤S1中，为扫描点21从径向开始位置r_b到径向结束位置r_e的径向移动计算最小径向移动时间T_ro。在当前实施例中，如图3所示，在从0到T_r/2的第一时间间隔内，使用加速度A均匀加速扫描点21，并且在第二时间间隔T_r/2内，使用减速度A均匀减速扫描点21。在图3A中，实曲线表示最大加速度A＝A₀的移动，虚线表示在加速度为A＜A₀的情况中移动的例子。分别在图3B和图3C中示出了作为时间函数的所得到的速度v和得到的行程R。时间间隔0到T_r中的行程R是

$R=1/4.A.T_r^{2.}.---\left(1\right)$

在当前实施例中，根据下列关系，由最大允许加速度A₀来确定最小径向移动时间T_r0：

$T_{r0}=2\sqrt{R/A_0},$ 其中，R＝r_e-r_b    (2)在步骤S2中，计算最小旋转时间T_α0。在当前实施例中，其中信息载体以恒定速度旋转，其最小旋转时间是

T_α0＝(α_e-α_b)/2πω，                        (3)

其中α_e是所需切线位置，α_b是移动开始的角度，ω是信息载体的角速度。

在步骤S3，使辅助变量Ta等于最小旋转时间T_α0减去同步所需时间T_sync，其中，T_sync大于或等于0。如果要读出的信息开始于一个标题，而读出标题时该装置同步，则同步所需时间例如可以等于0。

在步骤S4中，将最小径向移动时间T_r0与辅助变量T_a比较。如果最小径向移动时间T_r0大于辅助变量T_a，则在步骤S5中，将辅助变量T_a增加一个值T_2π。这里，T_2π是用于信息载体10的一个完整旋转所需的时间长度。在信息载体10的移动以恒定角速度ω旋转的情况中，它保持T_2π＝1/ω。在其中角速度依赖于信息载体上的扫描点21径向位置并且在移动过程中可以调整该角速度的情况中，可以从该角速度的预测变化中计算出时间T_2π。对于T_α0计算维持相同的情况。在步骤S5之后重复步骤S4。

如果这个最小径向移动时间T_r0小于辅助变量T_a，则执行步骤S6。在这个步骤中，将径向移动时间T_r设置为至少依赖于辅助辅助变量值的一个值。该值因此可以设置为符合T_r0≤T_r≤T_α。特别对于当前实施例，维持：T_r＝T_α。

随后，计算用于从开始位置r_b到结束位置r_e的移动扫描点21的路径。该路径依赖于预先施加的附加条件。在当前实施例中，加速度A符合：

A＝A₀·(T_r0/T_r)².                   (4)

所需移动路径，即，作为时间t函数的扫描点21的所需位置符合

r(t，T)＝r_b+A/2.t²  对于0≤t≤T_r/2，en                 (5a)

r(t，T_r)＝r_b+A/4.T_r ²+A.T_r.t-A/2.t²    对于T_r/2≤t≤T_r. (5b)

在步骤S8中，计算对应于作为时间t函数的扫描点r的所需位置的角度β_s。

图4借助于例子示出了对于其中最小径向移动时间T_r0是8ms以及其中该信息载体以100Hz的恒定角速度旋转的情况中，径向移动时间T_r(虚线)和所需切线位置α_e与当前切线位置α_b之差之间的关系。在当前例子中，进一步假设最大可获得的加速度A₀是400ms^-2，并且假设在移动方式中，扫描点21在π为半径的径向距离α_e-α_b内移动。从图4所示方法步骤S1的计算中，接着用于在6.4mm径向距离内移动的最小移动时间T_r0是8ms。在恒定角速度ω为100Hz时，旋转一周的时间T_2π是10ms。对于横过π为半径的径向距离α_e-α_b内的一个角度，在步骤S2中计算最小旋转时间T_α0是5ms。如果假设用于同步的时间T_sync小得可忽略，则在步骤S3中，将辅助变量T_a初始化为值T_a＝T_α0＝5ms。从步骤S4的比较中，可以得出最小径向移动时间T_r0大于辅助变量T_a的值。辅助变量T_a的值由旋转一周的持续时间T_2π＝10ms增加为T_a＝15ms。在步骤S4已经重复之后，现在执行步骤S6，其中将径向移动时间T_r设置为T_r＝T_a＝15ms。在步骤S7中，现在借助于方程5a和方程5b计算相关移动路径。从方程4中，可知扫描点21的加速度A随后被限制在114ms^-2。这样将径向移动所需的功率减少到最大加速度A₀情况中移动所需功率的28％，而这种情况在长访问时间为代价的情况中是不能得到的。同样，对于横过7/4*π半径的径向距离α_e-α_b以及同样6.4mm的径向距离的一个角度，计算得到径向移动时间Tr＝8.75ms。在这种情况中，扫描点的加速度A被限制为365ms^-2，也可以在不增加访问时间的情况下获得上述结果。将扫描点21径向移动所需的功率减少到最大加速度A₀情况中移动所需功率的84％。从上述中可以看出，对于其中扫描点21的移动经过同样进行距离(6.4mm)的切线位置(α_e-α_b)中相对小的第一差值(π)和相对大的第二差值(7/4*π)，可以获得相当长的第一径向移动时间(15ms)以及相当短的第二径向移动时间(8.75ms)。

在另一个实施例中，扫描点移动期间该扫描点21的加速度变化如图5A所示。在这个实施例中，该加速度在从T_r/12到11/12*T_r的第一时间间隔内从0到值A呈线性增加。在从11/12*T_r到T_r的时间间隔内，加速度从-A增加到0。图5B示出了扫描点21相应的径向速度v，图5C示出了扫描点21相应的移动行程R。作为这种加速度轮廓以及A＝A₀的最大允许值的结果，对于一个给定的径向距离R，再次存在一个最小径向移动时间T_r0。借助于参考图所描述的方法，有可能再次计算出径向移动时间T_r大于最小径向移动时间T_r0而不会导致较长的访问时间。将加速度的最大值A限制为A＝T_r/T_r0*A₀。

在图6中示出了根据本发明的该装置的第二实施例。其中对应于图1所示部分的那些部分具有增加100的参考符号。在当前实施例中，从移动期间穿过的轨迹数中导出扫描点121的径向移动R。为此目的，径向位置检测装置160采用图6A中所示的形式。在这种形式中，径向位置检测装置160包括响应于来自四正交检测器122的信号产生第一和第二位置信号的第一运算单元163，其中这两个位置信号相对于彼此有90度的相移。在这种情况中，这些信号是中央孔径(CA)信号和差分时间检测信号(DTD)信号。第二运算单元164从CA信号和DTD信号中导出表示穿过轨迹的轨迹穿过信号St以及表示穿过轨迹的方向的方向信号Sd。轨迹穿过计数装置165产生表示穿过的轨迹数的计数信号N。当在向外的方向上穿过一条轨迹时，数字n增加1，而当在向内方向上穿过一条轨迹时，数字n减少1。该装置还包括用于从切线位置信号S_α中导出用于轨迹穿过装置165的校正信号Sc的校正装置166。在信息载体110具有螺旋轨迹的情况中，第二运算单元164在信息载体110每旋转一周期间检测位于扫描点121规定位置上的在向内方向上的轨迹的穿过情况。这种检测是基于在CD标准中惯用的信息载体110螺旋方向和旋转方向进行的。这种误差检测可以通过信息载体110每旋转完整一周就将所述数字n增加1来补偿的。最好在扫描点121的切线位置α与切线结束位置α_e一致时的瞬间来实现这种增加。在信息载体110具有分开的圆形轨迹的情况中，校正装置166就不适用了。由计数装置165产生的信号能提供有关设置扫描点121轨迹之间的信息，但是不能给出这些轨迹之间的确切位置。为了更精确计算扫描点121的位置，该装置具有用于产生表示扫描点距离最近轨迹距离的跟踪误差信号的装置。在这种情况中，所述装置由第一运算单元163构成，DTD信号作用相当于跟踪误差信号。借助于组合装置167，从计数信号N和跟踪误差信号DTD中产生径向位置信号R。从信号R和表示所需径向位置的信号r_s中得出用于控制装置154的一个误差信号Se。所述控制装置可以接收一个预测信号Sp，这如同第一实施例中的情况。

尽管已经参考最佳实施例描述了本发明，但是，本发明不局限于此。因此，对于本领域技术人员而言，可以想到有多种变型而不会脱离权利要求中所定义的本发明范围。可以通过硬件以及软件装置来实现体现于所述装置中的本发明，并且可以通过相同的硬件部分来具体实现不同的“装置”。动词“包括”的使用不排除除了权利要求中所提及元件之外的其它元件的使用。在一个元件前面使用不定冠词“a”不能排除可以出现多个这样的元件。本发明存在于任何新颖的特征或这些特征的组合之中。

Claims (2)

1.一种用于扫描具有环绕轴(11)的一些轨迹的信息载体(10)的装置，该装置具有用于将信息传出/传入到该信息载体上的一个扫描点(21)上的装置(20)，其中还有用于在切线方向上移动扫描点的切线移动装置(30)和用于在径向上移动扫描点的径向移动装置(40)，以及具有用于控制径向移动装置的控制装置(50)以及具有用于产生作为对扫描点(21)瞬间径向位置的一个测量的径向位置信号(cos(9β_r)，sin(9β_r))的径向位置检测装置，该装置具有扫描点沿着轨迹的扫描方式以及穿过这些轨迹的移动方式，

其特征在于

该装置进一步具有产生作为显示扫描点(21)切线位置(α)的切线位置信号(S_a)的切线位置检测装置(70)，在具有作为所需切线位置(α_e)和当前切线位置(α_b)之差的函数的径向移动时间(T_r)的时间间隔内，在移动方式中，控制装置(50)可以使扫描点沿着径向移动，

其中该径向位置检测装置(160)包括用于产生表示穿过轨迹数量(n)的计数信号(N)的穿过轨迹计数装置(165)，用于产生表示扫描点(21)与最近轨迹之间的距离的一个跟踪误差信号(DTD)的装置(163)，以及用于从计数信号(N)和跟踪误差信号(DTD)中产生径向位置信号(R)的装置(167)，其中该装置还包括用于基于切线位置信号(S_a)来校正计数信号(N)的校正装置(166)，其中，在切线位置(S_a)与所需切线位置(α_e)相一致的时刻进行所述校正。

2.一种使用扫描具有环绕轴(11)的一些轨迹的信息载体(10)的装置的方法，在该方法中，该信息载体(10)绕轴(11)旋转，该方法包括一种扫描方式和移动方式，在该扫描方式中，信息经信息载体(10)上的一个扫描点来传送而且扫描点(21)是沿着轨迹移动的，而在移动方式中，扫描点(21)在径向上移动并穿过这些轨迹，

其特征在于，

在移动方式中，在带有径向移动时间(T_r)的时间间隔内，在径向上移动扫描点(21)，该径向移动时间是所需切线位置(α_e)和当前切线位置(α_b)之间差的函数，

在该方法中，一个表示穿过轨迹数量(n)的计数信号(N)被产生，一个表示扫描点(21)与最近轨迹之间的距离的跟踪误差信号(DTD)被产生，并且一个径向位置信号(R)从计数信号(N)和跟踪误差信号(DTD)中被产生，

该方法还包括基于切线位置信号(S_a)来校正计数信号(N)，其中，在切线位置(S_a)与所需切线位置(α_e)相一致的时刻进行所述校正。

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