專利名稱：在盤狀信息載體上讀和/或記錄信息的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及從盤狀信息載體的信息軌道上讀和/或記錄信息的裝置，它包含在離信息載體轉動點不同距離上以某一線速度掃描信息軌道的掃描裝置，并包含使信息載體從某一角速度轉動的驅動裝置，和控制驅動裝置的控制裝置。
該種裝置不同于US5,161,142。在已知的裝置中，有一個被稱為CLV(恒定線速度)的盤，它是一種圓盤狀信息載體，載體上的信息軌道上排滿具有固定線密度的信息，該盤被以固定角速度(CAV)掃描。如果信息要從信息軌道的另外部分讀入，掃描裝置通過跳過一些軌道到新的徑向位置來快速地移到軌道的這部分。在已知的裝置中角速度不被修改，所以用短的時間訪問盤上的其它地方得以實現。
該種裝置的一個問題是靠近盤中心的信息掃描速度大大低于靠近外邊緣的掃描速度。結果是平均信息掃描速度大大低于最大信息掃描速度。裝置中的信息處理電路也要有很大的工作范圍。
本發明的一個目的是提供，例如，一種具有高的信息平均掃描速度，同時保留了快速移動后的短的訪問時間的裝置。
這個目標通過開篇描述的裝置達到，其特征在于控制裝置設計成使信息載體按下述方式驅動，信息載體的角速度隨距離(r)的增大基本上減小且掃描線速度基本上增加。
該發明的優點在于最大和最小角速度之間的差比以固定線速度進行記錄或讀操作時小，所以在快速徑向移動時角速度的修改量保持有限。一種相對低功率的馬達和馬達驅動器可用于根據該發明設計的裝置中。這不僅限制了重量和尺寸，也限制了能耗、發熱量和機械振動。
該裝置的另一個實施方案的特征在于控制裝置設計成按以下方式設置角速度或線速度，該方式中拾取信息裝置通過快速徑向移動到達信息軌道的其它部分所需的第一段時間大于或等于把快速徑向移動時的線速度修改到信息處理時的線速度所需的第二段時間。該實施方案的優點在于給定最大信息處理頻率和裝置的物理參數時，可獲得優化的平均信息速率和最短的訪問時間。
該裝置的進一步的實施方案的特征在于控制裝置設計成在信息記錄時固定線速度。該實施方案的優點在于記錄參數，例如激光功率和寫脈沖形狀，只決定用于一個固定的線速度。這些參數在記錄過程中一直保持恒定。
該裝置的進一步的實施方案，其特征在于控制裝置設計成可從信息軌道中的信息得出距離(r)。該實施方案的優點在于距離(r)可從現有的信號，例如地址信號中得到，而不需增加另外的信號拾取裝置。
該發明的這些方面以及其它方面將在下面的實施方案的描述中闡述明白。
圖中
圖1示出已知的信息讀和/或記錄裝置。
圖2示出帶信息拾取的發明裝置。
圖3示出根據發明利用信息載體上的地址信息設計的裝置。
圖4示出距離(r)增大時速度曲線。
圖5示出r分區時的速度曲線，和圖6示出快速徑向移動時的速度曲線。
在圖中，元件對應于已在描述時帶有參考字符的元件。
圖1示出一種裝置，它在光、磁光、磁可記錄盤狀信息載體1上讀和/或記錄信息，比如已知的可記錄CD或計算機用硬盤。關于可記錄CD系統的廣泛描述參見EP-0 326 206-A1(PHN 12 398)和EP-0 325 329-A1(PHQ 88.002)。一個讀裝置的例子是音響CD或CD-ROM。關于讀CD的描述見于“光盤系統原理”(“Principles of optical disc systems”)，由Bouwhuis等編著，ISBN 0-85274-785-3。信息載體1繞旋轉點轉動，由驅動裝置3按通常方式驅動。驅動裝置3由控制裝置4觸發，表明角速度或線速度的測量信號施加于控制裝置4。形成的控制環路使信息載體以設計的速度轉動。一個包含讀/寫頭2的掃描單元位于距離盤的轉動點r處，并能由通常類型的伺服跟蹤系統(未示出)沿徑向方向移動。
記錄過程中，信息通過編碼器6送至調制器5，該編碼器將信息編碼成為為糾錯留有冗余的信息流。經編碼和調制后的信息按由時鐘信號決定的恒定信息率記錄。跟蹤和線速度通過跟蹤系統和控制環路控制。例如，當制造一個母盤時，母盤后來將用于制造CD-ROM，角速度可由從驅動裝置3得到的測量信號14控制，允許設計的角速度隨r反比例下降。可記錄的信息載體預先做上圖案，比如在抽樣伺服系統中，或預先做上溝紋，以使讀/寫頭2產生控制信號15。關于控制信號產生方式的廣泛描述可參考EP 03262006(PHN 12 398)，該文件在本說明書中作為參考。記錄過程中，控制信號15經由開關10接到控制單元4，該單元依賴控制信號使信息載體按某一恒定線速度被讀/寫頭2掃描。這種方式下得到的信息載體1，在沿掃描方向上的信息密度是恒定的。
在讀過程中，時鐘信號13被恢復，由讀/寫頭2產生的讀信號由解調器7和解碼器8解碼成信息信號。時鐘信號的頻率由讀/寫頭2掃描信息圖案的線速度表明。開關10在讀操作中將時鐘信號13連到控制單元4。
在被移為CLV系統中的讀操作中，轉動被控制在某個恒定的線速度，比如在已知播放CD-DA的音響CD播放機中。為了這個目的，控制裝置4通過開關10得到掃描線速度信號16，比如在記錄過程中提到的跟蹤系統的控制信號，或讀過程中從解調器7恢復的時鐘信號13。信息在信息軌道中按恒定密度記錄。結果是盤上可記錄最大容量的信息。在CLV系統中角速度依賴于距離r。由于在讀/寫頭2快速移動到信息軌道的其它部分后角速度要修改，所以馬達控制需一些時間來達到這個速度。該時間的一部分，即，只要信息率位于信息處理電路(例如分別位于解調器7，解碼器8，調制器5和編碼器6中)的工作區域之外時，沒有信息會被處理。如欲獲得短的訪問時間需用強勁的馬達和強勁的馬達驅動器。
在被稱為CAV系統中的掃描過程中，轉動是調節到使信息載體1具有恒定的角速度。為了這個目的，驅動裝置3包含能產生表明角速度的感應信號14的傳感器。感應信號14施加到控制裝置4。當CAV系統中進行記錄操作時，信號以恒定的時鐘頻率記錄，所以信息載體上的信息密度隨距離r的增大而降低。
當在CAV系統中進行記錄操作時，通過允許記錄信息的信息率隨r按比例增加可獲得恒定的信息密度。但是，這給信息處理電路的工作區域加上了限制要求。另外，信息傳輸率在小距離r情況下遠小于在盤的外邊緣的情況。其結果是平均信息傳輸率遠小于最大信息傳輸率。快速移動后的訪問時間只依賴于到達期望的信息軌道部分所需的時間。由CAV系統讀在掃描方向具有恒定密度的信息載體時的掃描操作參見US5,161,142。
圖2示出本發明裝置的第一個實施方案。這里角速度的設定依賴于距離r，以使該角速度隨距離r的增加而降低，但小于按比例降低。由位置傳感器20產生的表明距離r的信號21傳到控制裝置4。控制裝置4包含，例如，一個可由信號21的特定值決定角速度的表。以信號21為基礎的角速度也可用異于表的其它方式決定，例如，通過數字運算單元或通過模擬信號處理。決定的角速度和表明真實角速度的感應信號14進行比較。用于驅動裝置3的驅動信號依賴于這個比較得到。
圖3示出本發明裝置的第二個實施方案。當信息載體1，比如CD，帶有表明徑向位置的地址信息，距離r可由從信息載體1上得到的信息信號22得到。位于CD信號子碼中的絕對時間信息，或信息載體1上的數據區地址，比如CD-ROM或硬盤中的，可用于達到這個目的。這類表明距離r的信息也可從其它信息圖案得到，比如記錄過程中信息載體的預先做溝紋(pregroove)。控制信號15包含這個信息。控制裝置4通過開關23得到信號22或信號15，根據此信號決定要設定的角速度。角速度的決定和控制方式同第一實施方案中的決定和控制方式。
根據本發明裝置的第三實施方案，線速度的設定依賴于距離r。控制單元4得到表明真實角速度的信號，例如圖1中示出的經過開關10的時鐘信號13或信號15。傳感器和感應信號14這時不是必要的，但可按要求施加，用于在讀信號不可靠時控制速度，比如，在快速移動過程中。當增加距離r時，設定大的線速度，線速度的增加小于隨r按比例增加。在控制環路中控制裝置4比較設定的線速度和表明真實角速度的信號16。用于驅動裝置3的驅動信號的獲得依賴于這個比較。距離r可由位置傳感器20感應并通過圖2中示出的信號21表示。
根據本發明裝置的第四個實施方案與第三實施方案相似，只是r是從圖3中示出的信號22或信號15中的地址信息得到。位置傳感器20和信號21在這里不要。
根據本發明裝置的第五個實施方案與上一個實施方案相似，只是CLV系統中的角速度在信息記錄時得到控制。記錄參數比如記錄功率和記錄脈沖具有固定設置。
根據本發明裝置的第六個實施方案與上一個實施方案類似，只是CAV系統中的角速度在信息記錄過程中得到控制。時鐘效率按與r成反比例變化，例如，把表明距離r的信號22或21耦合到VCO(電壓-控制振蕩器)。這樣，r可由傳感器22或從信息載體1的信號22或信號15讀出。結果是，將提高到高的恒定信息密度并具有恒定角速度。快速移動后立即記錄成為可能，因為角速度不需要修改，因此不存在記錄太快或太慢的危險，那樣會使信息在信息載體上的錯誤區域結束。
圖4a示出角速度ω隨距離r增大的形為。對于CAV系統這是水平線31，覆蓋了讀/寫頭2的工作區域，從里面的最小距離rmin到信息載體外緣的最大距離rmax。對于CLV系統角速度按曲線32與距離r成反比關系。區域30介于極端31和32之間，包含了根據本發明的裝置的實施方案的速度曲線。通過限制角速度相對于CLV系統的差別來達到更短的訪問時間。因為在快速移動時克服更小的速度差異，裝置會更早地能讀或記錄信息。關于快速移動考慮最大信息處理頻率，驅動裝置能實現最大角速度而且在此速度下伺服跟蹤系統仍能使讀/寫頭2跟隨信息軌道。快速移動后，信息率更快地位于信息處理電路的工作區域中，并可獲得更短的訪問時間。在已知的CLV系統中獲得了最大平均信息率。為了仍然獲得最大平均信息率和短的訪問時間，最可能靠近CLV曲線32的速度曲線33被選中。
在第一實施方案中，控制裝置4從外緣rmax到一特定距離rl按CLV曲線32控制速度。這樣，具有較大直徑的信息軌道被以優化的速度讀和記錄。從該距離rl，角速度保持恒定角速度ωmax，如曲線34所示。這已考慮到機械限制和高角速度伺服跟蹤系統的限制。
在第二實施方案中，控制裝置4的控制考慮到最大信息處理頻率和訪問時間保持在最低水平。在向中心快速移動時，信息載體1將被加速直至角速度對應于新距離r。信息率將暫時降低，(恢復的)時鐘將跟隨這一較低頻率。為這一目的，系統控制將暫時按要求分別調節調制器5和解調器7。當從中心向外快速移動時，信息載體1將被減速。因為信息處理電路最大信息率受到限制，當讀/寫頭2到達要到的信息軌道部分時角速度不能太高。最小訪問時間要求信息載體減速所需時間總是小于或等于讀/寫頭2的移動所需時間。最短訪問時間可通過按以下方式選擇速度曲線獲得，對每一距離r，從任一其它工作距離到它的快速移動時間基本上至少等于對應于這次快速移動的減速時間。對于一特定裝置的變化由曲線33給出。在最小訪問時間的條件下，最大平均信息率也得到了提高。
裝置的快速移動時間的變化將被決定，用來向該處調節速度曲線。如果快速移動時間正比于徑向位移，快速移動時間能容易地決定。但是，通常，讀/寫頭2的移動受到起初急加速和其后減速的影響。改變角速度所需時間將由覆蓋的距離差異和馬達參數決定。對CLV曲線32快速移動后的速度差異正比于迭加到距離r上的徑向位移。當快速移動發生在越靠近外緣的特定距離時，角速度差異將越小，所以減速所需的時間將越短。
對于特定的距離rclv，快速移動的時間基本上等于減速時間。CLV曲線32從距離rmax到rclv將對訪問時間不起決定性影響。在曲線33的這部分中，角速度完全由信息處理電路的最大信息率決定，而在從rmin到rclv部分，曲線33由馬達的特性決定。依賴于系統的物理性質，計算出的rclv也可以小于rmin(這種情況下曲線降為已知的CLV曲線)或大于rmax(這種情況下曲線33完全位于區域33中)。當確保快速移動后信息總能被處理時，可將rclv點選在略靠近外緣。這給裝置的物理性質的冗余度留有小的裕量。
在第三實施方案中，對于控制裝置4，可獲得比前面實施方案高的平均信息率，在所有情況下不要求最小訪問時間，但是，例如，當快速移動超過工作區域的2/3時額外的時間將用于頻率調整。最高達到的速度位于解調器7的時鐘恢復捕捉范圍，以便讀出正確的線速度。如果線速度進入鎖定范圍，解碼器8開始解碼。曲線顯示了區域30中介于CLV曲線32和優化曲線33之間的變化。
在第四種實施方案中，對于控制裝置4，通過曲線33，和如果需要，曲線44得到的速度變化可獲得最短的訪問時間。設計的曲線是近似的，例如由幾個固定設定點決定。控制裝置4包含一個簡單的選擇機制，傳感器和感應信號14可省略。這樣的結果是信息率會略低，這是事實。
對于上述實施方案總可通過適當選擇位于CLV曲線32和CAV曲線31之間的區域30中的曲線達到平均訪問時間和平均信息率之間的適當平衡。
圖4b示出線掃描速度Vlin隨距離r的變化。曲線51示出掃描發生在CAV系統中的速度變化，線速度隨距離r成比例增大。曲線52示出CLV系統中掃描的速度變化，該系統具有恒定線速度。區域50包含根據發明裝置的可能的控制曲線，曲線53和54示出了對應于圖4a中曲線33和34的控制曲線。
圖5示出曲線41，表示在工作區域r分成小區時各小區中掃描線速度保持恒定時的角速度ω的變化。在最外區，線速度等于最大線速度，曲線41跟隨CLV系統的曲線42。以簡單的方式，例如，借助于表，控制裝置4能從距離r得出要設定的標稱線速度。區域可選為相等，或漸寬，例如，正比于增大的距離r。也可能考慮到裝置能達到的最大角速度ωmax，為此在內部區域設置更陡的線速度下降，如曲線44示出。距離r能如上面描述的，從傳感器20中的感應信號或通過分析地址或子碼得到的信息信號22中推出。對每一區域設定的標稱線速度能由控制裝置4修改并施加到控制環路以激勵驅動裝置3。
圖6示出在t0時刻發生的大的向外移動情況下線性速度隨時間t的變化。在大的快速移動情況下修改速度所需時間遠小于快速移動所需時間。速度會被設定為新值，例如，在下列時刻a)新的設定從位移長度算出并在位移開始時設定。其變化見曲線61。
b)先前的設定在快速移動中保持，新的距離r不會由信號21或22決定，新值在快速移動后才被設定。其變化見曲線62。
c)快速移動中值r不斷被算出，速度不斷地被修改；變化見曲線63。在快速移動中，r能被決定，例如，通過傳感器20或計數所穿過的軌道數。如果線速度如第三實施方案控制，快速移動中速度將被強烈改變，見情形a)。這樣，在向外移動的情況下，高的線性速度已設定就緒，而讀/寫頭2仍然位于遠遠的內部。結果是轉動首先加速，速度v將超過最大速度值vmax。最大的處理頻率不被超過。為避免這點，速度設定可根據，例如b)和c)以及/或vmax可選擇略低值。情形b)中轉動將被過度減速，在到達t1時仍有一段用于加速的時間。情形c)中區域內有過調部分。進一步的優化快速移動中速度設定方式可能是，例如，控制中使用阻尼(damping)，以使速度可快速調節，但過調不會發生，例如，曲線64的情況。當向中心的突然移動發生時，相補效應發生。因為這里速度不會過高，方法c)能毫無異議地被選中。不必發現別的可能在快速移動中控制設計的角速度，通過從距離r計算速度和設定線速度，以及用傳感器和信號14，這些已在第三實施方案中討論。
根據本發明裝置的進一步的實施方案中，使用信息載體1，它的信息密度隨r增大而減小。例如，距離r能分成對應恒定角速度的區域，例如，根據圖5中的曲線42。在恒定時鐘頻率下區域中的密度會隨r增大而減小；根據區域改變時鐘，這樣，內部區域的密度基本上大于外部區域的密度。時鐘頻率也可按與r成反比變化，例如，把表明距離r的信號22或21耦合到一個VCO上(電壓-控制振蕩器)。這將形成等密度，例如，按每個區域平均。在記錄過程中，這種耦合在整個距離r中使用，并且具有，例如，恒定的角速度。r可由傳感器20或從信息載體上讀出的信號22或信號15決定。在快速移動后，記錄可能立即進行，因為角速度不需修改，同時獲得了高的恒定的信息密度。
組合各種密度、角速度和線速度可以優化地調節平均信息率、訪問時間和信息載體的總容量。可以發現組合基本拷貝CAV或CLV變化，例如，在恒定角速度的多區域中近似CLV曲線，是已知的。但是，那種情況下，角速度或線速度只在不同于已知的CAV或CLV系統的區域表現出變化，角速度或線速度繼續是基本恒定。
權利要求
1.一種在盤狀信息載體(1)上從/在信息軌道上讀和/或記錄信息的裝置，包含在距信息載體轉動點可變距離(r)上以某一線速度掃描信息軌道的掃描裝置(2)，和使信息載體(1)以某一角速度轉動的驅動裝置(3)，和控制驅動裝置(3)的控制裝置(4)，其特征在于控制裝置(4)設計為使信息載體(1)以以下方式被驅動，信息載體(1)的角速度隨距離r增大基本減小，以及掃描線速度基本增加。
2.如權利要求1中聲明的裝置，其特征在于控制裝置(4)設計成依賴于距離(r)設定角速度。
3.如權利要求1中聲明的裝置，其特征在于控制裝置(4)設計成依賴于距離(r)設定線速度。
4.如權利要求3中聲明的裝置，其特征在于距離(r)的工作區域被分成一定數量的區域，控制裝置(4)設計成設定線速度為由區域決定的恒定速度。
5.如權利要求1到4中任一要求聲明的裝置，其特征在于控制裝置(4)設計成以以下方式設定角速度或線速度，快速徑向移動使信號拾取裝置到達信息軌道的其它部分所需的第一段時間大于或等于為快速徑向移動修改線速度到信息能被處理的速度所需的第二段時間。
6.如權利要求1至5中的任一聲明的裝置，其特征在于控制裝置(4)設計成以以下方式設定角速度或線速度，在第一距離(rmax)即最大工作距離到第二距離(rclv)之間的區域，線速度基本上等于最大線速度，和在第二距離(rclv)到第三距離(rmin)即最小工作距離之間的區域，線速度小于最大速度。
7.如權利要求6中聲明的裝置，其特征在于第二距離(rclv)是使所述第一段時間和第二段時間基本相等的最小距離。
8.如權利要求6或7中聲明的裝置，其特征在于控制裝置(4)設計成以以下方式設定線速度，從第二距離(rclv)到第二距離(rmin)間的區域中第一段時間和第二段時間基本相等。
9.如權利要求1至9中任一權利要求限定的記錄和讀信息的裝置，其特征在于控制裝置(4)設計成當信息被記錄時掃描線速度恒定。
10.如權利要求1至9中之一權利要求限定的裝置，其特征在于控制裝置(4)設計成可從信息軌道中的信息得到距離(r)。
全文摘要
一個從盤狀信息載體(1)上的信息軌道上讀出和/或記錄信息的裝置包含掃描裝置(2)，它在距信息載體(1)的轉動點不同距離(r)上以某一線速度掃描信息軌道，和驅動裝置(3)，它使信息載體(1)以某一角速度轉動。當距離(r)增大時，信息載體(1)的角速度基本上減小，其線速度將基本上增大(區域30中的曲線)。其結果是獲得了短的訪問時間和高的平均信息率。為獲得最小的訪問時間，角速度和距離(r)的關系滿足快速移動時最小的速度修改時間最多等于快速移動時間(曲線33)。速度的獲得依賴于讀、記錄、處理信息的最大和最小頻率。
文檔編號G11B15/46GK1155937SQ96190412
公開日1997年7月30日 申請日期1996年3月21日 優先權日1995年4月28日
發明者G·S·斯坦, J·L·巴克斯 申請人:菲利浦電子有限公司