專利名稱:光盤裝置和應用它的信息處理裝置的制作方法
本發(fā)明涉及用會聚激光照射以同心圓或螺旋狀形式在記錄介質(zhì)上進行記錄的信息磁道、進行信息記錄式重放的光盤裝置及介質(zhì)，涉及根據(jù)不同的用途，可設定存儲容量和存取速度的光盤裝置及介質(zhì)，以及應用該裝置的信息記錄裝置。
近年來，以個人計算機或工程師工作站，為代表的面向個人的信息處理裝置的高性能化有了很大發(fā)展，所處理的信息量迅速地從文字信息向音響、圖像方向擴大。作為面向這些個人信息處理裝置的存儲裝置，提高了對容量大、存儲單元成本低的光盤的要求。
光盤有只放專用型、補錄型及改錄型幾鐘。只放專用型以小型光盤(CD)為代表，是用模子等在基板上以凹凸的形式記錄信息的，可廉價且大量地供應光盤介質(zhì)。與存取時間相比，小型光盤更重視增大存儲容量，以便適合音樂的重放，且以CLV(Constant LinearVelocity)方式(以恒定的線速度重放記錄的方式)使信息重放。另一方面，補錄型及改錄型的光盤是利用激光照射，加熱薄膜記錄材料而形成槽，進行相變或磁性顛倒，從而記錄信息。這兩種盤以3.5英寸的光磁盤為代表，適合采用計算機的外部存儲器所適用的可快速存取的CAV(Constant Angular Velocity)方式(以恒定的角速度讀取記錄的方式，也就是使記錄密度變化的方式)。日經(jīng)論文，1992年第1期、120頁-133頁中所述的光盤，可作為這種光盤的一個例子。
如上所述，由于采用CLV方式的光盤，其旋轉(zhuǎn)的線速度是一定的，所以記錄信息的線密度相等，有利于增大盤的容量，但必須隨著磁道的變化而連續(xù)地改變盤的轉(zhuǎn)速，因此由于盤的轉(zhuǎn)動慣性的作用而使存取時間受到限制。
采用CAV方式的光盤的轉(zhuǎn)速是一定的，因此有助于縮短存取時間，但信息的記錄密度隨半徑的增大而減小，與CLV方式相比，盤的容量是其2/3左右。
因此，有效的方是將光盤介質(zhì)分成若干同心圓式螺旋狀的CAV區(qū)段，并且大致與半徑成反比地從內(nèi)圓向外圓逐漸減小盤的轉(zhuǎn)速，以便使各區(qū)段呈CLV方式，即所謂MCLV(Modulated ConstantLinear Velocity)方式(調(diào)制式恒定線速度方式)。采用MCLV方式時，因在區(qū)段內(nèi)是CAV方式，因此存取速度快，又因各區(qū)段的記錄信息的線密度大致一定，所以盤的容量可以和CLV方式相當。
另一方面，作為伺服方式之一種的信息瞬時值伺服方式，由于根據(jù)基準時鐘脈沖劃分時間、檢測數(shù)據(jù)、聚焦誤差及跟蹤誤差，因此光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，有利于使裝置小型化?；鶞蕰r鐘脈沖根據(jù)光盤介質(zhì)上的時鐘脈沖坑的重放信號，由PLL(Phase Locked Loop)(鎖相環(huán))電路調(diào)諧生成。
光盤的存儲容量即使是在3.5英寸的小型盤的情況下也能達到128MB的大容量。因此，使用光盤作為個人計算機的外部存儲時，由于受CPU(中央處理機)的地址空間的限制，與硬磁盤一樣，最好根據(jù)不同的用途，將記錄區(qū)域分割成32MB以下的任意大小的邏輯驅(qū)動區(qū)域1(分區(qū))使用。
將MCLV方式和信號瞬時值伺服方式相配合，制作小型高性能的光盤時便出現(xiàn)了問題。即，因在每一區(qū)段，盤的規(guī)定轉(zhuǎn)速呈離散式變化，因此在從一個區(qū)段轉(zhuǎn)向從另一個區(qū)段存取時，不可能使盤的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生與其相對應的急劇變化，所以時鐘脈沖信號的周期變化不連續(xù)，不能用PLL電路進行調(diào)諧，從而也就不能產(chǎn)生基準時鐘脈沖。因此在區(qū)段之間進行存取時，造成跟蹤脫軌，存取時間變長。另外，在普通的光盤介質(zhì)的情況下，是在基板上預先格式化為凹凸形的地址和區(qū)段，因此通過分區(qū)的設定，在一個分區(qū)內(nèi)存在若干個轉(zhuǎn)速不同的CAV區(qū)段，于是等待設定轉(zhuǎn)速的發(fā)生頻度高，實際上的存取時間變長。
本發(fā)明的目的是解決上述的跟蹤脫軌問題，提供一種將信號瞬時值伺服方式和MCLV方式相配合的高速存取，且存儲容量大的光盤介質(zhì)及光盤裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明將PLL分成伺服及地址用的和數(shù)據(jù)用的兩個系統(tǒng)，根據(jù)光盤的重放信號，由第一、第二二個時鐘電路產(chǎn)生伺服用的和數(shù)據(jù)用的兩個基準時鐘脈沖。而且，與CAV方式一樣，將由預制的時鐘脈沖坑(Clock pit)及擺動坑(Wobble pit)構(gòu)成的伺服標記，以放射狀形式配置在光盤介質(zhì)上。因此，即使從一個區(qū)段到另一個區(qū)段存取時，時鐘脈沖坑的重放周期的變化也是連續(xù)的，伺服用的PLL工作時，也不會造成伺服脫軌。
另一方面，數(shù)據(jù)的記錄與MCLV方式一樣，越趨向于盤的外側(cè)，每條磁道的扇區(qū)數(shù)越多，以便使記錄密度大致一定。這樣，以CAV方式記錄伺服標記，以MCLV方式記錄數(shù)據(jù)，由于使用各自獨立的PLL進行重放。因此在區(qū)段之間進行存取時，可以實現(xiàn)伺服不會脫軌的第一方式即MCLV方式。
再者，在本發(fā)明中，由于在對光盤介質(zhì)進行初始化時進行補錄而形成扇區(qū)地址，因此可以任意改變區(qū)段的設定，可使與區(qū)段的容量對應的分區(qū)容量為1∶n或n∶1(n為自然數(shù))，最好取1∶1。因此，在分區(qū)內(nèi)，可使兩個以上的區(qū)段數(shù)據(jù)的記錄重放頻度控制在最小限度，能有效地縮短文件訪問時間。這時，越趨向盤的外側(cè)，每條磁道的扇形區(qū)越多，進行補錄，以便使數(shù)據(jù)的線記錄密度大致一定。記錄地址時，坑間的單位圓心角保持一定，以便能用PLL重放伺服系統(tǒng)，所以與伺服一樣，在區(qū)段之間進行存取時，也能正確地讀取，故可迅速地存取所要存取的數(shù)據(jù)區(qū)域。
由于這些原因，可任意設定分區(qū)容量和區(qū)段容量，從而能提供實現(xiàn)類似CLV方式的容量大的和類似CAV方式的存取速度快的光盤系統(tǒng)。另外，由于將區(qū)段分割數(shù)設定為一個時，即為第二方式CAV方式的記錄/重放的光盤裝置。因此，根據(jù)不同的用途，一張光盤介質(zhì)可采用第一方式CAV方式和第二方式MCLV方式中的任意一種方式，可使用戶使用起來方便。
由于上述結(jié)構(gòu)，可按MCLV方式任意設定分區(qū)，能提供高速存取和大容量兩者兼?zhèn)涞墓獗P介質(zhì)及裝置。如果將本光盤介質(zhì)安裝在以個人計算機為代表的面向個人的信息處理裝置中，可根據(jù)不同用途。方便的以大容量進行音響或圖像等數(shù)據(jù)的存儲和編輯。
圖1是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的預制結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的預制結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的預制結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的扇區(qū)地址的補錄方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的扇區(qū)地址的補錄方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的分區(qū)的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的系統(tǒng)信息的存儲區(qū)域的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的初始化方法的程序方框圖。
圖9是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的區(qū)段分割數(shù)與存儲容量的關系曲線圖。
圖10是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)上跨區(qū)段進行存取時，橫跨的區(qū)段數(shù)和存取時間之間的關系曲線。
圖11是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的預制結(jié)構(gòu)圖。
圖12是表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的增大方法的程序方框圖。
圖13表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的分區(qū)和區(qū)段的設定方法。
圖14表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的分區(qū)和區(qū)段的設定方法。
圖15表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的分區(qū)和區(qū)段的設定方法。
圖16表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的分區(qū)的路徑表的存儲區(qū)域。
圖17表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)的分區(qū)的路徑表的存儲區(qū)域。
圖18表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)上的處理記錄文件的主目錄表。
圖19表示本發(fā)明的光盤介質(zhì)上記錄信息或使其重放的程序方框圖。
圖20是本發(fā)明的光盤驅(qū)動裝置的簡略結(jié)構(gòu)圖。
圖21是本發(fā)明的光盤驅(qū)動裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖22是本發(fā)明的光盤驅(qū)動裝置的另一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖23是本發(fā)明的光盤介質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)圖。
圖24是本發(fā)明的光盤介質(zhì)的記錄特性與線速度的關系曲線圖。
圖25是安裝了光盤驅(qū)動裝置和光盤介質(zhì)的信息處理裝置。
圖26是安裝了光盤驅(qū)動裝置和光盤介質(zhì)的信息處理裝置系統(tǒng)。
圖27是安裝了光盤驅(qū)動裝置和光盤介質(zhì)的筆記本型的個人計算機。
下面利用
本發(fā)明的實施例。
圖1-3是將本發(fā)明的光盤介質(zhì)預制成信號瞬時值伺服結(jié)構(gòu)時的一個實施例。在光盤介質(zhì)10上，按基板的凹凸形狀預制出螺旋狀的磁道20，磁道地址21，以及盤ID(標識符)40。如果在光盤介質(zhì)上采用信號瞬時值伺服格式時，用一個檢測信號，按時間分割處理，可以求出記錄數(shù)據(jù)和跟蹤誤差信號。因此記錄/重放用的光頭的光學系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。反之，如果用規(guī)定的計時方法不能檢測出伺服標記時，不用說數(shù)據(jù)的記錄/重放，就連使光束跟蹤磁道也不可能。在采用通常的MCLV方式(第一方式)時，在每一區(qū)段，數(shù)據(jù)密度和伺服標記密度同時變化。因此，從一個區(qū)段存取到相鄰的區(qū)段時，伺服標記的重放頻率呈離散式變化，因此不可能使光束跟蹤磁道，盤的轉(zhuǎn)速達到規(guī)定值后，必須停止存取動作而待機。因此，在本發(fā)明中，將預制的伺服標記100從光盤介質(zhì)10的中心開始呈放射狀地配置，與CAV方式(第二方式)一樣，具有與區(qū)段無關的一定的旋轉(zhuǎn)角密度。由于這種結(jié)構(gòu)，光頭通過規(guī)定轉(zhuǎn)速彼此不同的兩個區(qū)段的邊界時，伴隨盤的轉(zhuǎn)速的變化，伺服標記100的重放計時能連續(xù)變化，因此能始終跟蹤伺服標記，從而也就能使光束跟蹤磁道。數(shù)據(jù)記錄密度獨立于伺服標記，每個區(qū)段都變化。
使光盤驅(qū)動裝置動作所需要的參數(shù)，利用規(guī)定的盤的轉(zhuǎn)速和調(diào)制頻率，記錄在光盤介質(zhì)10的最里圈或最外圈的規(guī)定的磁道上。將其稱為盤標識符(ID)。作為光盤介質(zhì)10的屬性，介質(zhì)的種類、反射率、記錄靈敏度等信息都是預制的。進行初始化或插入盤時，這些參數(shù)被讀入光盤驅(qū)動控制器中進行處理。
如圖2所示，在磁道20上由伺服標記100和數(shù)據(jù)區(qū)域157構(gòu)成的段120是連續(xù)形成的。伺服標記100由跟蹤伺服的擺動坑101和調(diào)諧重放電路用的時鐘脈沖坑102構(gòu)成。
設光盤介質(zhì)10的轉(zhuǎn)速中值為3600轉(zhuǎn)/分，為了穩(wěn)定地進行跟蹤控制，假定進行60KHz的脈沖調(diào)制，最好在每圈磁道上形成1000個伺服標記100。
如圖3所示，扇區(qū)地址31是在光盤介質(zhì)初始化時，與各扇區(qū)中識別扇區(qū)地址31用的扇區(qū)標記153同時補錄在數(shù)據(jù)區(qū)域157中形成的。在進行初始化時，相對于給定的分區(qū)數(shù)和與各分區(qū)對應的容量，根據(jù)盤標志數(shù)據(jù)40，決定與磁道號對應的最合適的區(qū)段和盤轉(zhuǎn)速，將這些分區(qū)數(shù)、區(qū)段數(shù)、轉(zhuǎn)速等信息(卷標)寫入規(guī)定磁道的數(shù)據(jù)區(qū)域中。這時，為了確定可在數(shù)據(jù)區(qū)域中記錄的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，求出一條磁道上的扇區(qū)個數(shù)。據(jù)此，在磁道上的各扇區(qū)的開頭部位，用與磁道號對應的線速度和頻率，與檢測扇區(qū)的開頭用的扇區(qū)標記一起相對于前一條磁道進行記錄。
本發(fā)明不僅適用于信號瞬時值伺服方式，也能適用于連續(xù)伺服方式的光盤裝置及介質(zhì)。
圖4及圖5是本發(fā)明的伺服格式的光盤介質(zhì)上的磁道格式的一個實施例。
在該實施例中有由紋間表面和槽形成的螺旋狀磁道20。圖中與信號瞬時值伺服格式的實施例一樣，21表示磁道地址，40表示盤標識符。在連續(xù)伺服格式的情況下，由于繞射，經(jīng)常能獲得磁道錯誤信號。因此沒有時鐘脈沖坑和擺動坑。如圖5所示，扇區(qū)30由數(shù)據(jù)區(qū)域207和同步標記203構(gòu)成。在每一區(qū)段中形成一個同步標記303，作為使數(shù)據(jù)區(qū)域207重放用的調(diào)諧信號。同步標記203的內(nèi)容有扇區(qū)標記、VFO(Variable Frequency Oscillator)(可變頻率蕩器)部分、數(shù)據(jù)部分同步裝置(SYNC)等。
磁道地址21是各磁道中所帶的用來識別磁道的序號，它是用與檢測磁道地址用的坑串(扇區(qū)標記、VFO、地址標記等同步標記)及對全部磁道都相同的線速度相對應的頻率預制在磁道上(一個或若干個磁道)，相對于光盤介質(zhì)10的中心呈放射狀形態(tài)。在本發(fā)明的光盤介質(zhì)上，在進行初始化時，進行補錄而形成扇區(qū)地址。
作為上述信號瞬時值伺服方式或連續(xù)伺服訪式的光盤介質(zhì)的記錄材料，適合采用Te、Fe、Co等光磁記錄材料，或者采用In、Sb、Te或Ge、Sb、Te等相變光記錄材料。
圖6是對光盤介質(zhì)10進行初始化處理時，存儲使用者指定的信息的情況。其中20為磁道，21為磁道地址，40為盤標識符、100為伺服標記，301則代表分區(qū)信息存儲區(qū)域。
相對于使用者指定的分區(qū)數(shù)和各分區(qū)的容量，光盤驅(qū)動裝置將光盤介質(zhì)分割成若干同心圓狀的具有一定轉(zhuǎn)速的區(qū)域(區(qū)段)。然后將分區(qū)數(shù)、區(qū)段數(shù)、轉(zhuǎn)速、名稱、容量等分區(qū)的信息以規(guī)定的格式寫入分區(qū)信息存儲區(qū)域301中。
圖7是對光盤介質(zhì)10進行初始化處理時的光盤驅(qū)動裝置的記錄/重放系統(tǒng)指定的系統(tǒng)信息的存儲情況。光盤驅(qū)動裝置對在光盤介質(zhì)10上進行記錄/重放控制所需要的信息是每個段的字節(jié)數(shù)、每個扇區(qū)的段數(shù)、分組尺寸等，并按規(guī)定的格式寫入光盤介質(zhì)10上的系統(tǒng)信息存儲區(qū)域401中。
圖8是初始化的程度方框圖。在步驟501中接收由使用者指定的分區(qū)信息，在502中從光盤介質(zhì)10上讀入盤標識符40。再在503中讀入預先定義的光盤驅(qū)動信息。然后在504中由上述各參數(shù)作成系統(tǒng)指定信息，在505、506中得到使用者的確認后，在507中將使用者指定的信息及系統(tǒng)給定的信息分別記錄在光盤介質(zhì)10上的各自的存儲區(qū)域中。
圖9及圖10是與區(qū)段的分割方法對應的光盤特性的變化曲線。圖9是每一張光盤介質(zhì)的區(qū)段分割數(shù)與盤的存儲容量之間的關系的估計曲線。作為計算條件，設光盤介質(zhì)的直徑為65mm、數(shù)據(jù)區(qū)域為30-60mmφ、伺服方式為信號瞬時值伺服方式、盤轉(zhuǎn)速中值為3600轉(zhuǎn)/分、數(shù)據(jù)調(diào)制方式為8-10調(diào)制、數(shù)據(jù)的基本脈沖寬度為90ns、每個扇區(qū)的存儲容量為512B、各區(qū)段是沿光盤介質(zhì)10的半徑方向分割的。圖中，區(qū)段數(shù)為1時，表示CAV方式。如圖所示，盤的全部存儲容量隨著區(qū)段分割數(shù)的增加而增大，但區(qū)段分割數(shù)達到10以上時，存儲容量大致變成一定值，約為170MB。
圖10是橫跨區(qū)段進行存取時，估算存取時間的曲線。光盤介質(zhì)的規(guī)格與前一種情況相同，在區(qū)段內(nèi)存取時間為30ms，盤轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定時的等待時間為300ms，由圖可知，在兩個以上的區(qū)段連續(xù)存取與在同一區(qū)段內(nèi)存取相比較，盤的旋轉(zhuǎn)待機時間明顯地變慢。因此必須最大限度地只在區(qū)段內(nèi)進行文件訪問。如果區(qū)段的分割數(shù)變大，各區(qū)段的容量就會變小，區(qū)段間的連續(xù)存取的幾率增大，因此參照上面的結(jié)果，區(qū)段的分割數(shù)最好在10以下。
普通的MSDOS個人計算機，由于受CPU的地址空間的限制，將盤看作一個區(qū)域時，最好將容量設定在32MB以下。因此，廣泛地采用這樣一種處理方法，即將盤分割成幾個部分，并將各個部分作為不同的器件使用。從而，具有100MB以上的存儲容量的光盤介質(zhì)，使分區(qū)與區(qū)段個數(shù)之比為1∶1，如果形成4-8個分區(qū)時，存儲容量也很大，且能使存取時間達到30ms左右的高速化。
圖11是適用本發(fā)明的光盤個質(zhì)的另一實施例。這里所示的是將光盤介質(zhì)10從里圈向外圈等間隔地分割成9個區(qū)段的情況。光盤介質(zhì)的直徑為64mm，記錄區(qū)域的最里圈的直徑為30mm，最外圈的直徑為60mm。這里，將盤介質(zhì)10分割成16個扇區(qū)，各扇區(qū)被分割成43個段(segment)區(qū)段(zone)號從里圈到外圈為1至9。在最里圈的1號區(qū)段中，每一段能記錄S(1)＝N個字節(jié)的數(shù)據(jù)。設區(qū)段分割數(shù)n-9，在相鄰的2號區(qū)段中，能記錄S(2)＝N+N/(n-1)個字節(jié)的數(shù)據(jù)。同樣，在最外圈的9號區(qū)段中，每一個段能記錄S(9)＝2N個字節(jié)的數(shù)據(jù)。一般來說，第i號區(qū)段中的每一段的數(shù)據(jù)存儲容量S(i)可用下式表示S(i)-S(1)+S(1)(i-1)/(n-1)這樣一來，各段的數(shù)據(jù)記錄密度大致能一定。各段的數(shù)據(jù)記錄字節(jié)數(shù)隨調(diào)制方式的不同而異。最短標記長約0.6μmn，采用8-10調(diào)制時，在最里圈的1號區(qū)段中，每一段能記錄N＝24字節(jié)的數(shù)據(jù)。磁道間距為1.5μm的光盤介質(zhì)的全部存儲容量，與CAV方式時的約110MB相對應，約增加到160MB。
這里雖然采用直徑為64mm的光盤介質(zhì)作為一例，但盤的尺寸、扇區(qū)數(shù)、段數(shù)、調(diào)制方式等都可作適當?shù)淖兏?br>圖12所示為將光盤介質(zhì)插入光盤驅(qū)動器時，驅(qū)動控制器的控制內(nèi)容的程序方框圖。首先，在步驟701驅(qū)動控制器讀出規(guī)定的磁道位置上的盤標識符40讀入重放、記錄時的激光功率等信息，根據(jù)這些信息，使規(guī)定的磁道地址處的該光盤介質(zhì)的分區(qū)信息、區(qū)段信息、轉(zhuǎn)速信息等得到重放，并讀入(步驟702)。再根據(jù)這些信息制作分區(qū)扇形區(qū)控制表(步驟703)，執(zhí)行來自主計算機的命令。
圖13-15示出分區(qū)與區(qū)段之間的關系。分區(qū)表示邏輯文件，而區(qū)段在本發(fā)明中表示光盤轉(zhuǎn)速一定的區(qū)域。如圖所示，兩者的尺寸考慮三個關系。在任何一種情況下都能實行。即圖13表示分區(qū)的尺上比區(qū)段的尺寸小的情況，圖14表示分割部分的尺寸與區(qū)段的尺寸相等的情況。在本發(fā)明的MLCV方式的情況下，可以說圖13或圖14是適合的方式。也就是說，盤的使用者用DOS(軟盤操作系統(tǒng))將分區(qū)看作一個盤，所以從一個分區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個分區(qū)時，有少許等待時間，不成問題。在圖13或圖14的情況下，因在同一個分區(qū)內(nèi)不用轉(zhuǎn)換區(qū)段，所以不產(chǎn)生由于轉(zhuǎn)速變更而現(xiàn)的等待時間。另一方面，如圖15所示，如果分區(qū)的尺寸比區(qū)段的尺寸大時，即使在同一個分區(qū)中，往往也要跨過區(qū)段記錄，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)等待時間。但在圖13或圖14所示方式的情況下，分區(qū)的尺寸受到不能大于區(qū)段的尺寸的限制，而在圖15所示方式的情況下，沒有這種限制。因此，即使多少損失一些存取時間，在將一個分區(qū)的尺寸設計得大時，可以說適合圖15所示的方式。
圖16和圖17表示目錄的管理方法，圖16表示各分區(qū)具有目錄區(qū)域的情況，圖17表示各區(qū)段具有目錄的情況，圖16是適合于圖13及圖14所示方式的目錄的設置方法。在同一個分區(qū)內(nèi)，因轉(zhuǎn)速不變，所以沒有必要在每個區(qū)段設置目錄。另一方面，圖17可以說是適合于圖15所示方式的目錄的管理方法。也就是說，在圖15的情況下，在同一個分區(qū)內(nèi)，因存在若干個區(qū)段，所以在記錄一系列信息時，往往要跨過區(qū)段。如果在分區(qū)只有一個目錄時，則難以判斷記錄是否跨過了區(qū)段。與此相反，如果在每個區(qū)段設置目錄，即使在同一個分區(qū)內(nèi)，也能將一系列信息的記錄控制在一個區(qū)段內(nèi)。
圖18表示除了圖16或圖17所示的目錄之外，在光盤中還有一個主目錄的例子。在該主目錄中，如果只記錄分區(qū)信息時，則可看作記錄全部目錄信息的情況。
在只記錄分區(qū)信息的情況下，在記錄信息時，不需要更新目錄。另一方面，在記錄全部目錄信息的情況下，便于檢索所存儲的全部信息，但記錄信息時，不管用什么方法都需要改換主目錄的信息。也就是說，檢索全部信息時，能縮短時間，但進行存儲時，因為要更改主目錄，所以要一次一次地花費記錄時間。為了解決當前的問題，本發(fā)明提出了在主目錄中記錄每個分區(qū)的全部文件名稱信息的方法。這時，雖然在更換原來的文件時，也要更換主目錄，但若一個一個地更換時，則要花費時間，所以提出了只在插撥光盤時更換文件名稱的方法。該方法是在插入光盤時，設置在更換文件的標志，在正常情況下，關閉文件時的方法是更新主目錄中的文件名稱，重新設置標志。該方法的問題是在文件正常結(jié)束之前，由于斷電等原因，往往將盤關閉。這時會引起主目錄和盤的內(nèi)容不一致的問題，但插入盤時觀察上述標志的狀態(tài)，如果不重設標志時，通過將各區(qū)段或分區(qū)的目錄更換成主目錄的文件名稱就能解決。
圖19表示記錄/重放時的動作概略程序。消除記錄的動作與通常的光盤裝置相同，故從略，這里主要說明采用MCLV方式時的存取的控制動作。如果從計算機等外部處理裝置輸入記錄消除命令時，首先由光頭識別現(xiàn)在是哪個區(qū)段號。然后根據(jù)記錄命令的地址，計算出所應查找的區(qū)段號。檢查查找出的目標地址是否在同一區(qū)段內(nèi)。如果在同一區(qū)段內(nèi)，指示出查找伺服系統(tǒng)，以便將光發(fā)送器移到目標地址上，在伺服鎖相環(huán)路和讀出/寫入鎖相環(huán)路恢復正常之前一直處于負荷狀態(tài)。另一方面，如果查找出的目標地址在當時的區(qū)段以外時，在移動光頭的同時，計算新的區(qū)段的目標轉(zhuǎn)速，指示出主軸伺服系統(tǒng)，以便進行加速或減速，以達到目標轉(zhuǎn)速，在伺服鎖相環(huán)路和讀出/寫入鎖相環(huán)路恢復正常之前處于負荷狀態(tài)。當伺服鎖相環(huán)路和讀出/寫入鎖相環(huán)路恢復正常后，進入通常的記錄/重放動作狀態(tài)。
圖20表示光盤驅(qū)動裝置70和主計算機80連接后的整體結(jié)構(gòu)圖。主計算機80通過SCSI(小型計算機系統(tǒng)接口)1427等接口，對光盤驅(qū)裝置70進行控制。驅(qū)動控制器1428對來自接口的控制命令進行分析后，對光盤介質(zhì)10進行主軸電動機1402，光頭1403及低級致動器(COARSE ACTUATOR)1404的控制，進行記錄/重放。
圖21是采用信號瞬時值伺服方式的相變型光盤的驅(qū)動控制器1428內(nèi)部結(jié)構(gòu)略圖。由驅(qū)動控制器1428進行區(qū)段設定(1406)后，轉(zhuǎn)速控制部分1405控制主軸電動機1402的轉(zhuǎn)速，使光盤介質(zhì)10按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)。激光激勵器1407將光頭1403的半導體激光點亮，使重放用光照射到光盤介質(zhì)10上。同一光頭1403中的光檢測器將來自光盤介質(zhì)10上的反射光變換成電信號，經(jīng)前置放大器1408放大后，將光盤介質(zhì)上的記錄信號作為RF(寄存器文件)信號進行重放接著，根據(jù)RF信號的振幅形狀取出凹點信號，通過由伺服系統(tǒng)的PLL1419及伺時鐘1423構(gòu)成的第一時鐘電路，生成伺服系統(tǒng)的基準時鐘脈沖以該時鐘脈沖為基準，使聚焦及跟蹤用的伺服信號、以及磁道和扇區(qū)的地址重放。在檢測地址時(1412)，首先檢測扇區(qū)標記，根據(jù)該標記讀出磁道地址和扇區(qū)地址。通過用伺服信號進行時間分割運算，由誤差檢測器1411取出聚焦控制偏差和跟蹤控制偏差。由控制器1418通過致動驅(qū)動器1409，進行光頭1403中的二維致動器的聚焦及跟蹤控制，使上述各偏差為0。
在本發(fā)明的光盤裝置中，因伺服系統(tǒng)中的PLL的振蕩頻率可變，因此即使轉(zhuǎn)速不同，也能跟蹤以CAV方式記錄的伺服標記，使其重放。另一方面，數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的PLL的振蕩頻率一定，以便在MCLV方式的情況下，使記錄密度沿盤的全周大致一定。
利用與此基本相同的電路結(jié)構(gòu)，使盤的轉(zhuǎn)速一定，也可使伺服系統(tǒng)中的PLL的振蕩頻率一定，而使數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的PLL的振蕩頻率可變。如果是這樣，則容易以MCAV(Modulated Constant AngularVelocity)(調(diào)制恒定角速度)方式重放記錄。在本發(fā)明中，使用伺服和數(shù)據(jù)兩個系統(tǒng)中的PLL，使按CAV方式預制的光盤上的記錄重放，因此能在一張盤上實現(xiàn)CAV、MCLV、MCAV等記錄方式，這是本發(fā)明的一個特點。
進行初始化時，扇區(qū)地址31的記錄方法是利用伺服系統(tǒng)的基準時鐘脈沖，通過扇區(qū)的設定(1429)和調(diào)制器1410進行調(diào)制，激勵激光激勵器1407，將信息記錄在光盤介質(zhì)上。
另一方面，通過由PLL1420及數(shù)據(jù)時鐘脈沖1424構(gòu)成的第二時鐘電路由重放的PF(可編程格式)信號生成數(shù)據(jù)系統(tǒng)的基準時鐘脈沖，以它為基準進行調(diào)制，重新記錄數(shù)據(jù)。來自解調(diào)器1421的解調(diào)后的重放數(shù)據(jù)或到達調(diào)制器1416的記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)過錯誤修正處理(1426)后，進行交叉存取處理，再通過接口1427，與主計算機交換重放記錄數(shù)據(jù)。驅(qū)動控制器1428的動作由機內(nèi)的微處理機進行控制。
圖22表示由連續(xù)伺服系統(tǒng)驅(qū)動相變型光盤的情況略圖。與信號瞬時值伺服系統(tǒng)不同之處在于由地址PLL1519和地址時鐘1523生成地址部分的基準時鐘脈沖；由扇區(qū)標記和同步標記進行地址部分的檢測；由扇區(qū)標記和數(shù)據(jù)部分的同步(SYNC)檢測進行數(shù)據(jù)部分的檢測。具它動作與以前面說明的信號瞬時值伺服系統(tǒng)相同。
圖23是適用本發(fā)明的相變型光盤介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)之一例。該光盤介質(zhì)是在玻璃、聚碳酸酯、有機玻璃(PMMA)等透明底板1610上，依次形成由折射率為前者二倍的SiN、AlN、ZnS等透明電介質(zhì)構(gòu)成的第1干涉膜1620、由InSbTe或GeSbTe等構(gòu)成的可改寫的記錄膜1630、由與第1干涉膜同樣的透明電介質(zhì)構(gòu)成的第2干涉膜1640、由Au、Al等構(gòu)成的金屬反射膜1650、由SiO2或UV樹脂(透紫外線樹脂)等構(gòu)成的保護膜1660而構(gòu)成。用激光光表照射該光盤介質(zhì)，可在原有的信息上直接改寫新的信息。
如果形成TeFeCo類的光磁型記錄膜代替相變型的光記錄膜，構(gòu)成與本實施例的結(jié)構(gòu)基本相同的膜時，可制成光磁型的光盤介質(zhì)。
圖24是用實驗和解析方法求得的本發(fā)明的光盤介質(zhì)的記錄特性與線速度之間關系曲線。所用的介質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)與圖22所示的結(jié)構(gòu)相同，底板采用直徑為130mm的聚碳酸酯，用高頻濺射法在底板上形成SiN第1干涉膜(70mm)、Au反射膜(150nm)、SiO2保護膜(200nm)。使用能使光盤介質(zhì)的轉(zhuǎn)速達到1800轉(zhuǎn)/分的采用CAV方式及信號瞬時值伺服方式的光盤驅(qū)動裝置進行實驗。改變重放記錄的盤的半徑、并改變線速度，測定記錄時和消除時磁道的反射率，與解析結(jié)果進行比較。這時的記錄激光功率為15mw，消除時用的功率為10mw，部是定值。由圖可見，隨著線速度的增加，記錄部分和消除部分的反射率增大。這是因為決定記錄膜的非晶形化的熔點時的冷卻速度隨著線速度的增加而增加所致。該光盤的最內(nèi)圈和最外圈的線速度分別約為5.5m/s、11m/s，雖然在該范圍內(nèi)進行對比，但反射率大小的變化會壓縮整個系統(tǒng)的邊緣，很容易成為使記錄重放產(chǎn)生錯誤的原因。不限于相變光盤，在光磁盤的情況下也一樣，表現(xiàn)出與線速度的相關性。因此從提高光記錄介質(zhì)的記錄重放的可靠性方而考慮，最好使線速度一定。因本發(fā)明的光盤是采用MCLV方式，所以與區(qū)段的分割數(shù)成比，線速度的變化范圍變小。例如，將全區(qū)域6等分時，線速度的變化在1m/s以內(nèi)，從圖24所示的實驗結(jié)果也可看出，記錄部分和消除部分的反射率的變化小到不產(chǎn)生問題的程度。還意味著本發(fā)明有效地提高了數(shù)據(jù)的可靠性。
圖25是將圖21和圖22所示的本發(fā)明的光盤驅(qū)動裝置連接到個人計算機上時的一實施例。個人計算機的數(shù)據(jù)處理部分由處理器單元1820和半導體主存儲器1840構(gòu)成，通過系統(tǒng)總線1860與鍵盤1850及顯示器1810連接，而本發(fā)明的特征則是再通過接口1830連接光盤驅(qū)動裝置70。光盤介質(zhì)10的外徑為2.5英寸，容量大，高達100MB，因此，盡管是個人計算機，但可以進行與工作站相比的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。光盤介質(zhì)10可以脫離驅(qū)動裝置70，因此被處理的數(shù)據(jù)可以保存在光盤介質(zhì)上，成為一種便攜系統(tǒng)。
圖26是將光盤介質(zhì)10作為筆記本式個人計算機81和大型計算機1910的終端1940的接口使用時的例子。圖中，大型計算機1910通常有固定磁盤等大容量的存儲器1920，通過網(wǎng)絡1930可與許多終端1940、1941、1942連接使用。然而，這種系統(tǒng)所存在的問題是沒有終端時就不能利用。本發(fā)明主是要解決這一問題的。將光盤介質(zhì)10用于筆記本式個人計算機81，同時將同樣的光盤介質(zhì)10作為大型計算機終端1940的存儲器使用。這樣，將光盤介質(zhì)10用于筆記本式個人計算機，同時用作大型計算機1910終端1940的存儲器，因此即使在無終端的住宅或運行中的電車中，也能進行編程序或調(diào)試作業(yè)。
圖27是將本發(fā)明的光盤驅(qū)動裝置安裝在筆記式本個人計算機中的一個實施例。筆記本式個人計算機81由液晶顯示器82、鍵盤83構(gòu)成，并將光盤驅(qū)動裝置70安裝在機內(nèi)。將光盤介質(zhì)10裝到光盤驅(qū)動器70上后，就能用筆記本式個人計算機81使所記錄的信息重放或進行編輯。
如果采用本發(fā)明，由于具有伺服用的和數(shù)據(jù)用的兩個系統(tǒng)的PLL，因此在進行MCLV方式的區(qū)段之間的存取時，總能夠進行伺服。另外，作為補錄扇區(qū)地址的優(yōu)點，是能在MCLV方式的光盤介質(zhì)上任意設定分區(qū)容量。一張光盤介質(zhì)即可在CAV方式下使用，也可在MCLV方式下使用。再者，由于使分區(qū)容量與區(qū)段容量之比為1∶n或n∶1，所以能使存取時的電動機旋回等待時間最小，能同時實現(xiàn)類似CAV盤的高速存取和類似CLV盤的大容量。如果將該光盤介質(zhì)安裝在以個人計算機為代表的信息處理裝置中，能實現(xiàn)音響或圖像等的大型數(shù)據(jù)編輯自如的光存儲器系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光盤系統(tǒng)，包括用于使光盤(10)旋轉(zhuǎn)的電機(1402)；用激光束照射上述光盤(10)并且檢測來自該光盤的反射激光束以形成一個電信號的光頭(1403)；通過根據(jù)上述的電信號檢測上述光盤上的多個標記來形成一個第一時鐘信號的第一時鐘電路(1419，1423)；通過根據(jù)上述的電信號檢測上述光盤上的多個標記來形成一個第二時鐘信號的第二時鐘電路(1420，1424)；以及使上述的第一、第二時鐘電路之一的時鐘頻率獨立于另一個時鐘電路而發(fā)生變化的驅(qū)動控制器(1428)。
2.如權(quán)利要求
1所述的光盤糸統(tǒng)，其中上述時鐘電路中只有一個電路的頻率隨著被上述驅(qū)動控制器所控制的盤的轉(zhuǎn)速的變化而變化。
3.如權(quán)利要求
1所述的光盤系統(tǒng)，其中所述的驅(qū)動控制器可以選擇第一方式(MCLV方式)或者第二方式(CAV方式)，在第方式下，記錄/再生以光盤在軌跡方向上基本上恒定的線速度來進行；而在第二方式下，記錄/再生以光盤的基本上恒定的角速度來執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求
3所述的光盤系統(tǒng)，其中所述的第一和第二時鐘電路分別用來為伺服系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)形成時鐘信號，并且使上述盤的轉(zhuǎn)速和上述第一時鐘裝置的時鐘頻率逐級變化，從而對上述光盤執(zhí)行記錄/再生。
5.如權(quán)利要求
3所述的光盤系統(tǒng)，其中所述的第一和第二時鐘電路分別用來為伺服系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)形成時鐘信號，所述的驅(qū)動控制器在保持上述的第一時鐘電路的時鐘頻率保持恒定的情況下逐步改變上述的第二時鐘裝置的時鐘頻率，從而對上述的光盤進行記錄/再生。
6.如權(quán)利要求
1至5中任一項所述的光盤系統(tǒng)，其中所述的光盤上以空間上等角度的間隔預先形成有標記。
7.如權(quán)利要求
6中所述的光盤，其中所述的預先形成的標記用于進行伺服控制或?qū)ぶ贰?br>8.如權(quán)利要求
6中所述的光盤，其中所述的預先形成的標記用于檢測時間基準值。
9.如權(quán)利要求
7至8中的任一個所述的光盤系統(tǒng)，其中所述的光盤被劃分成幾個寬度相同的同軸環(huán)狀區(qū)域，劃分出的區(qū)域的數(shù)量n的確定滿足以下關系S(i)＝S(1)+S(1)(i-1)/(n-1)，S(i)為一個自然數(shù)，其中，#1表示最內(nèi)圈區(qū)域；#n表示最外圈區(qū)域；每個區(qū)域中有多個段，每個段中具有上述的預先形成的標記；以及S(i)表示第i個區(qū)域中每段的存貯容量。
10.如權(quán)利要求
7-9中任一個所述的光盤系統(tǒng)，其中所述的光盤被劃分成n個寬度相同的同軸環(huán)狀區(qū)域，每個區(qū)域中包括多個段，每一段中有一個以一個預先形成的標記的形式存在的軌跡地址。
專利摘要
一種光盤裝置及應用該裝置的信息處理裝置。該光盤裝置能在光盤介質(zhì)上補錄扇區(qū)地址，與給定的分區(qū)的容量一致，構(gòu)成MCLV(調(diào)制式恒定線速度)方式的區(qū)段，所以能實現(xiàn)類似CAV(恒定角速度)方式的高速存取和類似CLV方式的大容量。
文檔編號G11B7/09GKCN1038369SQ93117684
公開日1998年5月13日 申請日期1993年9月3日
發(fā)明者峰邑浩行, 佐藤美雄, 伏見哲也, 坪井信義, 安川三郎, 杉田辰哉, 齊滕溫, 松本潔, 角田義人 申請人:株式會社日立制作所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2),