CN1218946A - 光盘再现装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光盘再现装置,它包括从矩阵放大器输入包含调制分量地址信息的摆动信号的ATIP解调器(20)。在ATIP解调器20中,VCO(63)和VCO(66)的无行差频率根据滑块位置而作相应改变。因此ATIP解调器(20)即使在摆动信号载波频率改变时也工作良好。

Description

光盘再现装置和方法
本发明涉及CAV(恒角速度)方式驱动下光盘的再现装置和方法。
为了从光盘再现数据，光盘在公知的CAV(恒角速度)或CLV(恒线速度)方式驱动下旋转。
在CAV方式下，数据记录于或再现于恒角速度驱动旋转的光盘上。用CAV方法记录数据的光盘(以下称为“CAV”光盘)以沿径向形成的扇区作为最小的数据记录/再现单元，并且具有快速访问记录或再现数据的特征。
在CLV方式下，数据记录于或再现于以相对记录/再现头恒线速度驱动旋转的光盘上。用CLV方法记录数据的光盘(以下称为“CLV”光盘)在从外圆周到内圆周的区域内具有恒定的数据记录密度并且可以记录大量的数据。公知的事实是光盘表面形成有称为“前置凹槽”的引导槽。当数据从这样一种具有前置凹槽的光盘上再现时，来自前置凹槽两边相对的激光束从反射激光束中检测出来，并且能够进行循迹伺服控制从而使激光束照射在前置凹槽两边缘的当中。
众所周知，由于调制预定中心频率产生的摆动信号，在光盘中会形成略微曲折的前置凹槽。这种摆动信号的调制分量包含有记录摆动信号位置的物理地址等信息。在光盘记录/再现装置中，摆动信号可以从前置凹槽两边激光束分量的信号差(所谓的推挽信号)中检测出来。
如果这种摆动信号如上所述被记录在CAV光盘中，则借助恒角速度转动的光盘可以检测出信号，由此可以从预定中心频率的载波中提取调制分量。
如果这种摆动信号如上所述被记录在CLV光盘中，则借助恒线速度转动的光盘可以检测出信号，由此可以从预定中心频率的载波中提取调制分量。
为使CLV光盘具有快速访问能力，可考虑使其象CAV光盘那样以恒角速度旋转。
但是在这种情况下，当从恒角速度旋转的CLV光盘中检测摆动信号时，被检测摆动信号的中心频率在CLV光盘的每个径向位置是变化的。例如，CLV光盘内外径上线速度大约相差2.5倍。因此CLV光盘内外径摆动信号中心频率大约相差2.5倍。
为了解调摆动信号，普通光盘驱动器采用PLL(锁相环路)电路、滤波器电路等，它们的工作频率是固定的。因此难以解调中心频率是变化的摆动信号。
因此，本发明的目标是通过提供一种从恒角速度旋转的CLV光盘中再现其所记录的摆动信号的光盘再现装置和方法克服现有技术的上述缺点。
按照本发明，通过提供如下的光盘再现装置实现上述目标，所述装置包括：驱动以恒线速度记录摆动信号的光盘以恒角速度旋转的装置，通过在形成略微曲折的记录光道用前置凹槽时对预定中心频率进行频率调制产生摆动信号；适于沿光盘径向运动的光头；根据设定频率解调光头从光盘检测到的摆动信号的装置；以及根据光头在光盘径向运动的位置改变解调装置内设定频率的控制装置。
在按照本发明的光盘再现装置中，可以根据光头运动位置改变设定频率，数据以恒线速度记录的光盘可以以恒角速度旋转，并且光盘所记录的摆动信号可以用取为载波的设定频率信号解调。
按照本发明，通过提供如下的再现光盘信号方法实现上述目标，信号以恒线速度被记录在光盘内，所述方法包括以下步骤：驱动光盘以恒角速度旋转，摆动信号是在光盘以恒线速度旋转时，通过在形成略微曲折的记录光道用前置凹槽时对预定中心频率进行频率调制产生的；根据光头在光盘径向运动的位置改变设定频率；以及根据设定频率解调摆动信号。
在按照本发明的光盘再现方法中，可以根据光头运动位置改变设定频率，数据以恒线速度记录的光盘可以以恒角速度旋转，并且光盘所记录的摆动信号可以用取为载波的设定频率信号解调。
通过以下结合附图对本发明的描述可以进一步理解本发明的各种特征、目标和优点，其中：
图1为按照本发明的光盘再现装置的框图；
图2为按照本发明的光盘再现装置所再现光盘的示意图；
图3为按照本发明的光盘再现装置所再现光盘的示意图；
图4为用于按照本发明的光盘再现装置1中的ATIP解调器框图；以及
图5为图4中ATIP解调器端部输出的信号波形图。
参见图1，它示出了按照本发明的光盘再现装置实施例的框图。
在图1中，光盘再现装置用标号1表示。光盘再现装置适于再现一次性写入数据光盘D(例如可记录光盘)上记录的数据。
以下借助图2描述光盘再现装置再现的光盘D(CD-R)。
如图2所示，光盘D的结构由透明的碳酸聚酯衬底、形成于衬底上的旋转涂膜有机染料记录层、形成于记录层上的反射层以及形成于反射层上的UV定型树脂覆盖层组成。反射层通过真空蒸金形成。光盘D没有凹坑而只有形成于记录层内被称为“前置凹槽”的引导凹槽。为了再现光盘D，光盘再现装置1使激光束沿着前置凹槽照射并从返回光束中检测来自前置凹槽边缘的光分量(以下称为“边缘分量”)以用于循迹伺服控制。
如图3所示，光盘D内的前置凹槽略微曲折。曲折前置凹槽的形成源于摆动信号。摆动信号由预定中心频率的FM调制产生。摆动信号的调制分量表示绝对时间信息，即光盘D的物理地址。它被称为“ATIP(绝对时间前置凹槽)”。在光盘再现装置1中，ATIP解调自摆动信号并被用来管理和识别记录位置等。
通过根据数据的逻辑电平(1或0)控制入射到光盘上的激光束输出强度，数据被记录到光盘D上。即，当光盘D上不记录数据时，整个表面的反射率较高(在65-70％左右)。而在高强度激光束照射到光盘D上时，光盘D上被激光束照射部分的光学特性因为受热而变化从而形成低反射率的凹坑。因此与CD-ROM一样，在光盘D上形成物理凹坑构成的凹坑列。
当数据记录在光盘D上时它以恒线速度(相对光道)旋转。而且在光盘以恒线速度旋转时将摆动信号记录为对应所记录数据的前置凹槽。
以下借助图1描述光盘再现装置1。
光盘1再现装置1适于在恒角速度旋转下再现光盘D(例如CD-R)，该光盘在恒线速度旋转下记录数据并将摆动信号记录为前置凹槽。
如图1所示，光盘再现装置1包括：光头11，它使激光束照射到光盘D上并检测从光盘D反射的光束；矩阵放大器12，它由光头11提供检测信号以生成再现(RF)信号、聚焦误差(FE)信号、循迹误差(TE)信号和摆动信号；RF信号处理器13，它输入RF信号以将RF信号变换为二进制编码数据；解码单元14，它解调二进制再现数据并校正可能的误差；以及接口控制器15，它向主机等发送经过纠错后的再现数据。
光盘再现装置1进一步包括：滑块电机17，它根据FE和TE信号以及频率发生器16的输出信号在光盘D上沿径向移动光头11；包括在光头11内的双轴执行机构；以及伺服处理器19，它控制驱动光盘D旋转的转轴电机18的运转。
光盘再现装置1还包括ATIP解调器20，它检测包含在摆动信号调制分量中的地址数据。
光盘再现装置1还包括控制微计算机21，它控制解码单元14的解码操作、伺服处理器19的伺服处理操作，处理和控制接口控制器15收发的数据，处理ATIP解调器20解调的地址数据，并产生设定频率信号提供给ATIP解调器20。
光头11使激光二极管31产生的激光束通过光学系统32照射到光盘D上的记录光道内，并利用光电检测器33检测返回的激光束。光头11的上述双轴执行机构34移动物镜从而使得照射到光盘D上的激光束聚焦在光斑和光道上。
矩阵放大器12将光电检测器33的检测信号转换为电压以生成RF、FE和TE信号。RF信号表示记录在光盘D上的信息，并且可以根据光盘D上形成的凹坑之间反射率差异得到。它例如根据光盘D反射光总量得到。FE信号根据激光束聚焦位置与光盘D记录层之间位置差得到。它因所谓的象散现象产生。TE信号根据激光束照射到光盘D上位置与光盘D记录光道的中央之间的位置之差得到。它由所谓的推挽方法产生，该方法检测表示前置凹槽两边反射激光束之差的信号。
如上所述，矩阵放大器12将光电检测器33的检测信号转换为电压以利用所谓的推拉方法产生摆动信号，与产生TE信号一样，该方法检测表示前置凹槽两边反射激光束之差的信号。摆动信号与TE信号的不同之处是由于被用来检测前置凹槽的曲折分量，所以其包含比TE信号更高的频率分量。
RF信号从矩阵放大器12输入至RF信号处理器13,FE和TE信号被送至伺服控制器19，而摆动信号被送至ATIP解码器20。
RF信号处理器13将RF信号编码为二进制数据以再现光盘D内记录的数据和时钟。RF处理器13的二进制再现数据被送至解调单元14。
解码单元14包括EFM/CIRC解码器35、CD-ROM解码器36、缓冲存储器37等。这些电路使EFM(八-十四调制)、纠错和数据变换实现为CD-ROM数据格式。经过解码单元14内这些处理的再现信号被送至接口控制器15。
接口控制器15将解码单元14内解码的再现数据变换为预定的数据发送格式，例如SCSI格式。而且接口控制器15还从主机接收控制指令、读取文件信息，并将它们送至控制微计算机21。
伺服处理器19包含聚焦/循迹伺服电路38、滑块伺服电路39和转轴伺服电路40。由此在光盘D再现期间借助这些电路完成伺服控制。
聚焦/循迹伺服电路38根据矩阵放大器12提供的FE和TE信号驱动光头11的双轴执行机构34从而使照射到光盘D上的激光束恰好聚焦在光斑和光道上。即，聚焦/循迹伺服电路38移动物镜使FE信号为零并且直到激光束的聚焦位置精确地落在光盘D的记录层上。聚焦/循迹伺服电路38还移动物镜使得TE信号为零并且直到入射在光盘D上的激光束斑精确落在记录光道中央。
滑块伺服电路39根据矩阵放大器12提供的TE信号直流分量和控制微计算机21提供的滑块馈送信号驱动滑块电机17直到光头11定位于预定记录光道上。
滑块电机17在光盘上沿径向移动光头11。光头11例如安装在滑块机构上。滑块电机17驱动滑块机构以移动固定在滑块机构上的光头11，从而在光盘D上从最里面向最外面的光道移动激光照射位置。
滑块伺服电路39根据TE信号的直流分量在光盘D上沿径向移动光头11直到直流分量为零。滑块伺服电路39由此可以检测和控制循迹伺服控制无法控制的直流分量。
滑块伺服电路39根据控制微计算机21提供的滑块馈送信号在光盘D上沿径向移动光头11。滑块馈送信号表示当从另一地址读取所再现数据地址时光头11在光道之间的跳转距离。即，控制微计算机21根据光盘D上当前读取数据的物理地址和下一读取数据的物理地址确定光头在光道之间跳转的距离，并且将对应所决定的跳转距离的滑块馈送信号提供给滑块伺服电路39。控制微计算机21根据ATIP解调器20检测的数据地址判断光头11在光盘D上移动的距离并在确定光头到达目标物理地址光道时停止提供滑块馈送信号。
转轴伺服电路40根据频率发生器16提供的光盘D转速信息来控制转轴电机18的转速，从而使光盘D以恒角速度旋转。转轴电机18例如驱动固定在转盘上的光盘D。频率发生器16检测旋转光盘D的转速。
如上所述，为了稳定地再现光盘D记录的数据，伺服处理器19提供了各种伺服控制。
ATIP解调器20被提供摆动信号以解调包含在摆动信号调制分量内的地址数据。地址数据包括光盘D物理地址的信息，并且被提供给控制微计算机21。
控制微计算机21控制解码单元14、伺服处理器19等，并且还经接口控制器15从主机接收控制指令。
控制微计算机21监视纠错操作，控制聚焦伺服和循迹伺服的拉动操作，并且启动和停止转轴电机18驱动光盘D旋转的操作。
控制微计算机21根据从主机的读取指令确定光盘D上被读取数据的物理地址，并产生滑块馈送信号。根据ATIP解调器20检测到的当前读取数据的物理地址，控制微计算机21产生一反馈给ATIP解调器20的设定频率信号。设定频率信号被用来设定ATIP解调器20内的每个电路常数。
以下借助图4描述光盘再现装置1中的ATIP解调器20。图5示出了ATIP解调器20端A-E形成的信号波形。
ATIP解调器20包括带通滤波器51、自动增益控制器(AGC)52、FM解调PLL(锁相环路)电路53、低通滤波器54、电容55和比较器56，它检测作为摆动信号调制分量的地址数据。ATIP解调器20进一步包括边缘检测器57和时钟发生器PLL电路58以从地址数据中再现时钟。
矩阵放大器12向带通滤波器51提供图5A所示的摆动信号，带通滤波器51从摆动信号中提取预定的带通分量以去除噪声分量。带通滤波器51的通带的低和高截止频率由控制微计算机21提供的设定频率信号设定。
AGC电路52由带通滤波器51提供信号以将摆动信号调整为如图5B所示的预定幅度。即使当摆动信号偏离带通滤波器51通带的低和高截止频率中值时利用AGC电路52可以防止输出衰减。AGC电路52的输出被提供给FM解调PLL电路53。
在FM解调PLL电路53中，相位比较器61、低通滤波器62和VCO 63共同构成锁相环路(PLL)以生成调频摆动信号的载波时钟并提供表示摆动信号载波时钟与摆动信号之间相差的输出信号。VCO 63根据低通滤波器62输出的电压改变时钟输出频率。作为频率变换中心的频率借助控制微计算机21提供的频率信号设定。即，VCO 63具有随设定频率信号变换的无行差频率。
FM解调PLL电路53输出的相差信号被送至低通滤波器54和电容器55，它们输出噪声被消除的如图5C所示解调信号。低通滤波器54的截止频率借助控制微计算机21提供的设定频率信号设定。
比较器56由电容器55提供解调信号，并将信号编码为二进制数据和提供如图5D所示的地址数据。地址数据为双相调制信号，被提供给控制微计算机21并随后转换为物理地址信息等。
边缘检测器57由比较器56提供二进制地址。边缘检测器57检测地址数据的前沿和后沿分量。边缘检测器57的输出被送至时钟发生器PLL电路58。
在时钟发生器PLL电路58中，相位比较器64、低通滤波器65和VCO 66共同构成锁相环路(PLL)以生成图5E所示地址数据的时钟信号。VCO 66根据低通滤波器65输出的电压改变时钟输出频率。作为频率变换中心的频率借助控制微计算机21提供的频率信号设定。即，VCO 66具有随设定频率信号变换的无行差频率。
具有上述结构的ATIP解调器20生成地址数据和通过解调摆动信号获得的地址数据的时钟信号。ATIP解调器20向控制微计算机21提供生成的地址数据和时钟信号，在控制微计算机21中解码地址数据以检测当前再现的物理地址信息。控制微计算机21根据物理地址信息提供各种控制。
由于在以恒线速度旋转下记录数据的光盘D以恒角速度旋转，所以送至ATIP解调器20的摆动信号的中心频率随光盘径向位置不同而变化。假定以恒线速度驱动光盘旋转所获摆动信号的中心频率例如为22.05kHz。在这种情况下，当以恒角速度驱动光盘D旋转时，如果光盘内圆周上信号的中心频率为22.05kHz，则沿外圆周上信号的中心频率为55.125kHz，大约是沿内圆周信号的2.5倍左右。
因此ATIP解调器20的带通滤波器51、VCO 63、低通滤波器54、边缘检测器57和VCO 66都根据被输入的摆动信号中心频率设定各自最佳的电路常数。即，控制微计算机21根据检测到的ATIP信息确定再现光盘径向上光头11的移动位置。随后控制微计算机21根据光头11的运动位置确定其相对光盘的线速度，产生设定频率信号并提供给ATIP解调器20的每个电路。
例如，带通滤波器51的低和高截止频率之间的中心频率在22.05kHz～55.125kHz之间变化。VCO 53的无行差频率在22.05kHz～55.125kHz之间变化。低通滤波器54的低通截止频率在3.15kHz～7.875kHz之间变化。而VCO 66的无行差频率在6.3kHz～15.75kHz之间变化。
以下描述具有上述功能的光盘再现装置1从光盘D的数据再现过程。
即，在光盘再现装置1中，转轴电机18驱动光盘D以恒角速度旋转，并且光头11读取光盘D内记录的数据。从光盘D读取的数据经过预定的处理并从接口控制器15送至主机。
在光盘再现装置1中，控制微计算机21根据ATIP解调器20解调的地址数据和用于光头11滑块馈送的地址信息产生设定频率信号，并提供给ATIP解调器20。即，控制微计算机21根据地址信息判断光头在光盘径向上的运动位置，并确定光头11在该位置上相对光盘D的线速度。控制微计算机21判断光盘D在相对线速度下驱动旋转时所检测到的摆动信号的中心频率，并改变ATIP解调器20内每个电路的设定，从而可以检测出中心频率摆动信号的变动分量。
在光盘再现装置1中，上述操作可以对恒线速度方式记录摆动信号的光盘D在恒角速度旋转下解调摆动信号。
因此光盘再现装置1中驱动光盘D的转轴电机18无需加速或减速，由此可以快速访问光盘D。而且由于转轴电机18无需较高扭矩，所以光盘再现装置1的制造成本较低。此外光盘再现装置1的功耗和升温都较低。
在按照本发明的光盘再现装置和方法中，设定频率根据光盘运动位置变化，以恒线速度驱动旋转时记录数据的光盘在恒角速度下驱动旋转以根据作为载波的设定频率信号解调光盘中记录的摆动信号。
因此光盘再现装置中驱动光盘的转轴电机无需加速或减速，由此可以快速访问光盘D。而且由于转轴电机无需较高扭矩，所以光盘再现装置的制造成本降低。

Claims (6)

1．一种光盘再现装置，其特征在于包括：
驱动以恒线速度记录摆动信号的光盘以恒角速度旋转的装置，通过在形成略微曲折的记录光道用前置凹槽时对预定中心频率信号进行频率调制产生摆动信号；
适于沿光盘径向运动的光头；
根据设定频率解调光头从光盘检测到的摆动信号的装置；以及
根据光头在光盘径向运动的位置改变解调装置内设定频率的控制装置。
2．如权利要求1所述的光盘再现装置，其特征在于解调装置包括利用取为中心频率的第一设定频率从摆动信号中解调地址数据的地址FM解调器；以及利用取为中心频率的第二设定频率从地址数据复制时钟的时钟发生器；
控制装置根据光头在光盘径向的运动位置改变第一和第二设定频率。
3．如权利要求2所述的光盘再现装置，其特征在于控制装置根据地址数据检测光头在光盘上的径向运动位置。
4．一种光盘再现方法，信号以恒线速度被记录在光盘内，其特征在于包括以下步骤：
驱动光盘以恒角速度旋转，摆动信号是在光盘根据设定频率以恒线速度旋转时，通过在形成略微曲折的记录光道用前置凹槽时对预定中心频率信号进行频率调制产生的；
根据光头在光盘径向运动的位置改变解调装置的设定频率；以及
根据设定频率解调摆动信号。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于所述改变步骤包括在设定频率改变步骤中根据光头在光盘径向的运动位置改变第一和第二设定频率；以及所述解调步骤包括利用取为中心频率的第一设定频率从摆动信号中解调地址数据；以及处理地址数据以利用取为中心频率的第二设定频率生成地址数据的时钟。
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：
根据地址数据检测光头在光盘上的径向方向上的位置。
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