專利名稱：光盤重放機的伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從數(shù)字音頻光盤，諸如CD(高密度光盤)或MD(小型光盤)(下文稱為光盤)中重放記錄的音頻數(shù)據(jù)的光盤重放機，更特別是，一種來自光盤的音頻數(shù)據(jù)一旦存入大容量存貯器，而后將它們讀出并將被輸出的光盤重放機。本發(fā)明還涉及用于這種光盤重放機的伺服系統(tǒng)。
包括CD重放機在內(nèi)的各種光盤重放機中，有一種公知的抗震型的，這種重放機是這樣設計的，當由于某些外部干擾，諸如振動，在記錄的數(shù)據(jù)的重放期間出現(xiàn)軌跡跳躍時，保持重放數(shù)據(jù)的連續(xù)，以防止任何聲音的跳躍。
這里，″軌跡跳躍″的含義是用于讀出記錄的數(shù)據(jù)的光拾取頭讀數(shù)據(jù)光點跟蹤在光盤上的記錄軌跡(一串小槽)時在記錄軌跡上的跳躍。
在普通的CD重放機中，用于從光盤上重放記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率(下文稱重放數(shù)據(jù)速率)等于用于輸出音頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率(下文稱輸出數(shù)據(jù)速率)。
然而，在任何常規(guī)的防震型CD重放機中，光盤是以較高的轉(zhuǎn)速被驅(qū)動的，該速度是普通的CD重放機中正常速度的兩倍，這樣數(shù)據(jù)是以高于普通CD重放機的速率的重放數(shù)據(jù)速率讀出的，并且在獲得讀出數(shù)據(jù)的同時就被暫存在大容量的大型存儲器中，所存數(shù)據(jù)以與普通CD重放機相同的輸出數(shù)據(jù)速率從該大容量存儲器中被讀出。
并且當在數(shù)據(jù)重放期間出現(xiàn)軌跡跳躍時，光拾取頭的讀出數(shù)據(jù)的光點在出現(xiàn)那種跳躍前立即返回該位置，利用在大容量存儲器所存數(shù)據(jù)，當在重放之后獲得的音頻數(shù)據(jù)被鏈接以后，在該位置重新開始數(shù)據(jù)的重放，從而在出現(xiàn)軌跡跳躍以前，重放的音頻數(shù)據(jù)立即被予以處理，因此，重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性被連續(xù)地保持，防止發(fā)生任何的聲音遺漏。
另外，在公知的光盤的正常旋轉(zhuǎn)速度是普通CD重放機中速度的兩倍的結(jié)構(gòu)情況下，用于聚焦、跟蹤、滑桿(sled)與心軸(spindle)控制的伺服系統(tǒng)都保持在操作中，當在大容量存儲器中所存的數(shù)據(jù)量已超出一個預定值時，存儲數(shù)據(jù)量的監(jiān)視結(jié)果被檢測為溢出，而后，例如一條軌跡的反向跳躍在備用狀態(tài)下被重復。
如所述，在上述結(jié)構(gòu)的常規(guī)的防震型CD重放機中，光盤通常以高速驅(qū)動旋轉(zhuǎn)且每個伺服系統(tǒng)保持在操作中，這樣功能自然增加，而這個問題將被認為是一個缺點，特別是對要求低功耗的便攜式CD重放機。
有一種公知的由本申請人建議的另外的防震CD重放機(如公開在未決日本專利申請No.Hei4(1992)-268249)，其中光盤旋轉(zhuǎn)速率僅響應于出現(xiàn)由外部干擾諸如振動引起的軌跡跳躍而改變?yōu)殡p倍速率(高速模式)，且大容量存儲器的數(shù)據(jù)存儲是快速執(zhí)行的，但是光盤是以正常速率(低速模式)驅(qū)動，連續(xù)實現(xiàn)減少功耗。
在上述防振CD重放機中，當用于控制光盤驅(qū)動主軸馬達旋轉(zhuǎn)的伺服電路從低速模式轉(zhuǎn)換驅(qū)動操作到高速模式，或反之時，用于速度控制作為基準的時鐘分頻比是逐漸地變化，控制節(jié)距是相對于這種時鐘信號的周期執(zhí)行的，從而產(chǎn)生一個頻差信號，主軸馬達的轉(zhuǎn)速是按照所得到的頻差信號受控的。
如所述，在常規(guī)的旋轉(zhuǎn)伺服電路中，該電路執(zhí)行相對于作為速度控制基準的伺服時鐘信號周期的節(jié)距控制，一方面理想的速度控制是可實現(xiàn)的，但由于必須使用壓控振蕩器(VCO)和鎖相環(huán)(PLL)電路，從而出現(xiàn)了包括電路結(jié)構(gòu)的復雜與生產(chǎn)成本在內(nèi)的現(xiàn)在的某些問題。
在上述公知的例子中采用的主軸(旋轉(zhuǎn))伺服系統(tǒng)具有一個旋轉(zhuǎn)伺服電路，該電路包括一個粗伺服系統(tǒng)，用于驅(qū)動光盤旋轉(zhuǎn)速度近似地趨進一個所需的精度范圍，和一個鎖相伺服系統(tǒng)，用于在粗伺服系統(tǒng)控制作用之后獲得一個較高的精度。這個鎖相伺服系統(tǒng)具有一種二次環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個鎖相環(huán)，用來按照重放的同步信號與基準同步信號之間的相差執(zhí)行鎖相控制，和一個速度環(huán)，用來測量從光盤得到的重放幀同步信號的周期和將該周期均衡到7.35KHz的基準頻率上。同時，粗伺服系統(tǒng)具有一個一次環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提取重放信號的最低頻率分量和將提取分量的頻率均衡到基準頻率上。
在旋轉(zhuǎn)伺服電路的控制操作中，首先光盤的旋轉(zhuǎn)速度由粗伺服系統(tǒng)驅(qū)動到近似趨進所需精度范圍。
結(jié)果，鎖相伺服系統(tǒng)的鎖相環(huán)(PLL)鎖相達到一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下數(shù)據(jù)是可從光盤上重放的。因此當PLL被鎖定時，一次環(huán)粗伺服系統(tǒng)被轉(zhuǎn)換到二次環(huán)鎖相伺服系統(tǒng)。
但是，在上述結(jié)構(gòu)的常規(guī)旋轉(zhuǎn)伺服電路中，產(chǎn)生了一個問題，即在粗伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)到鎖相伺服系統(tǒng)中瞬間，鎖相狀態(tài)不能予以保持，雖然光盤的轉(zhuǎn)速基本上保持穩(wěn)定。在一個典型的情況下，其中幀抖動范圍設置為最大±27幀和現(xiàn)存偏差是最大27幀，從而得到的結(jié)論是，這種狀態(tài)是被強行進入同步的，在這一瞬間在旋轉(zhuǎn)速度上連續(xù)地產(chǎn)生不協(xié)調(diào)，從而將導致PLL的相位偏差。
若在這種方式中PLL呈現(xiàn)相位偏差，則不可能讀出在光盤上作為數(shù)據(jù)索引記錄的每個子碼。因此，直至粗伺服系統(tǒng)被轉(zhuǎn)換到鎖相伺服系統(tǒng)以后，在一個要求的固定的時間間隔后，讀子碼的操作才變?yōu)榭赡堋?br> 為了試圖將光拾取頭置于一個在光盤上的所需地址位置(目標地址位置)，如

圖1所示，要執(zhí)行一系列操作，首先從鎖相伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到粗伺服系統(tǒng)，而后將拾取頭置于光盤的半徑方向一個對應于所要求的軌跡數(shù)的距離，接下來在光盤轉(zhuǎn)速已近似達到其正常線性速度以后轉(zhuǎn)換粗伺服系統(tǒng)到鎖相伺服系統(tǒng)和從光盤讀取子碼。上述操作被重復直至拾取頭已到達目標地址位置。
因此，若光盤轉(zhuǎn)速如上所述在從粗伺服系統(tǒng)的鎖相伺服系轉(zhuǎn)換的瞬間不協(xié)調(diào)，并在搜索期間，每次以粗伺服系統(tǒng)向鎖相伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的重復操作中都產(chǎn)生速度不協(xié)調(diào)，從而使讀出子碼需求的時間被持續(xù)很久，最后導致短的搜索時間失效。
特別是在從CD-ROM或類似物中重放數(shù)據(jù)的場合，快速搜索是必要的，任何光盤轉(zhuǎn)速的不協(xié)調(diào)都會引起讀出子碼的時間惡化，從而在實現(xiàn)快速搜索中上升為一個重要問題。
本發(fā)明的第一個目的是提供一種光盤重放機，該重放機是適合于實現(xiàn)低功耗操作和能夠保持重放數(shù)據(jù)的連續(xù)性，而不管出現(xiàn)任何軌跡跳躍。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)伺服電路，該電路適合于在低制造成本的防震光盤重放機中實現(xiàn)低功耗。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種用于光盤重放機中的旋轉(zhuǎn)伺服電路，該電路中子碼能夠在從粗伺服系統(tǒng)到鎖相伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時從光盤讀出，從而達到大大地減少搜索時間的目的。
在上述結(jié)構(gòu)的光盤重放機中，光盤是在高于正?；蛞?guī)定速度(例如，4倍的速度)下被重放的，且來自光盤的重放數(shù)據(jù)被存在大容量的存儲器中，而所存數(shù)據(jù)是以正常輸出數(shù)據(jù)速率從存儲器中連續(xù)輸出。
在大容量存儲器中存貯的數(shù)據(jù)數(shù)量被連續(xù)監(jiān)視，且當存儲器中數(shù)據(jù)已滿，整個伺服系統(tǒng)被關(guān)斷時，在這種關(guān)斷的情況下，在大容量存儲器中所存的數(shù)據(jù)被連續(xù)地讀出和將其輸出。
在大容量存儲器基本變?yōu)榭諘r，整個伺服系統(tǒng)重新接通，而后光拾取頭被返回到對應伺服系統(tǒng)先前關(guān)斷時的最后讀取位置，并且從該鏈接點上高速重放重新開始，從而，每個伺服系統(tǒng)的接通時間周期是短暫的，必然為較低的功耗。
在本發(fā)明的用于防震光盤重放機中的旋轉(zhuǎn)伺服電路中使用一種大容量的存儲器，其中準備了用于驅(qū)動光盤的高速模式和低速模式，僅在軌跡跳躍出現(xiàn)時選擇高速模式，從而在光盤重放機中實現(xiàn)了低功耗。
此外在這種旋轉(zhuǎn)伺服電路中，按照基準時鐘信號為速度控制制備了對應兩種驅(qū)動模式的相互不同頻率的兩個時鐘信號，且這種不同頻率的時鐘信號之一適合于被選為轉(zhuǎn)換驅(qū)動模式。由于結(jié)構(gòu)的要求僅在于轉(zhuǎn)換基準時鐘信號的頻率，從而電路組態(tài)可被簡化，最后實現(xiàn)光盤重放機的較低的制造成本。
另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)伺服電路是以這樣一種方式設計的，在搜索中當從粗伺服系統(tǒng)向鎖相伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時，閉合鎖相環(huán)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，以便于鎖相環(huán)伺服系統(tǒng)起到一次環(huán)的作用。
當伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時，重放同步信號的相位有些失真，但未執(zhí)行強制相位同步，從而光盤的轉(zhuǎn)速保持平穩(wěn)。
如果光盤的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的，甚至當存在一些相位不協(xié)調(diào)時，讀出子碼的操作也可以沒有任何問題地執(zhí)行。因此，在轉(zhuǎn)換伺服系統(tǒng)之后立即讀出子碼變?yōu)榭赡?，從而消除了讀子碼的時間浪費，最終縮短了所要求的搜索時間。
在代表本發(fā)明的另外的方面的光盤重放機中，從振蕩器裝置輸出的頻率按照光盤速控信號被控制，同時振蕩輸出作為系統(tǒng)時鐘信號被送到信號處理裝置。
以及，光盤轉(zhuǎn)速是根據(jù)振蕩輸出與基準時鐘信號之間的相差控制的，因此，系統(tǒng)時鐘信號被如此改變，以致于速控信號變?yōu)?。
因此，當重放模式被有選擇地在1倍重放速度和2倍重放速度間轉(zhuǎn)換時，主軸伺服系統(tǒng)可被鎖定，甚至在轉(zhuǎn)速瞬變期間，這樣在上述期間數(shù)據(jù)也是可讀出的。
因此，在這種防震光盤重放機中2倍速度重放模式僅在由外部干擾諸如振動引起任何軌跡跳躍出現(xiàn)時才被選擇，且送入大容量存儲器的數(shù)據(jù)是快速進行的，而1倍速度重放模式是在其他任何時間被選擇，從而在光盤重放機中實現(xiàn)了減小功耗。
在代表本發(fā)明另外一個方面的光盤重放機中，振蕩器裝置的輸出和基準時鐘信號是以可變比率被分頻的，且光盤轉(zhuǎn)速是按照分頻輸出之間的相差控制的。同時通過合適地選擇每個分頻比，重放模式有選擇地可設置為1倍重放速度或者2倍重放速度。
另外在本發(fā)明的光盤重放機中，振蕩器裝置的輸出被選擇為光盤轉(zhuǎn)速的粗控制，且實質(zhì)上基準時鐘信號是在達到預置所需速度之后光盤轉(zhuǎn)速已穩(wěn)定以后被選擇的，從而信號同步可以利用一個數(shù)模變換器實現(xiàn)，最終得到一個無任何失真或顫音的滿意的音頻輸出。
圖1是表示在相關(guān)技術(shù)中說明搜索操作的解釋性示圖；圖2是本發(fā)明應用到CD重放機上第一個實施例的框圖；圖3以圖形方式表示用于說明本發(fā)明的第一實施例操作的伺服系統(tǒng)的操作特征；圖4是本發(fā)明表示主軸伺服信號處理器(旋轉(zhuǎn)伺服電路)的第二實施例的框圖；圖5是本發(fā)明的第三實施例的框圖，該圖表示用于圖3的伺服系統(tǒng)的分頻器的具體電路組成；圖6是按照本發(fā)明的第四實施例的CD重放機；圖7是說明圖6的CD重放機中執(zhí)行搜索操作的說明圖；圖8是對應于本發(fā)明應用到防震CD重放機的第五實施例的控制系統(tǒng)的框圖。
下面結(jié)合附圖將詳細地描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例。
圖2是本發(fā)明應用到例如CD重放機的第一實施例的框圖。
在這個附圖中，光盤(CD)1由主軸馬達2驅(qū)動，記錄的數(shù)據(jù)被光拾取頭(下文簡稱拾取頭)3從光盤中讀出。
假設在該實施例中，光盤1以高于普通CD重放機正常規(guī)范速度的4倍旋轉(zhuǎn)。
拾取頭3包括激光二極管4；一個物鏡5，用于聚焦激光二極管4發(fā)射的激光束，在光盤1的信號平面上形成一個讀數(shù)據(jù)光點；用于改變從光盤1反射的激光束的傳輸方向的偏振分光器6；和用于接收反射光束的光檢測器7。通過驅(qū)動源諸如滑桿饋送馬達(未示出)的驅(qū)動，拾取頭3可在光盤的徑向上移動。
拾取頭3還包括也未示出的跟跡驅(qū)動器，用于在光盤的徑向使數(shù)據(jù)讀數(shù)光點在光盤1的記錄軌跡上移動，和聚焦驅(qū)動器，用于沿其光軸移動物鏡5。
拾取頭3的輸出信號被送到I-V(電流一電壓)放大器8，在放大器中電流信號被變?yōu)殡妷盒盘?，該電壓信號在RF均衡器9中被整形，而后被送到DSP(數(shù)字信號處理器)10。
下面將要描述信號是怎樣在DSP10中處理的。
首先在PLL不對稱校正器11中，利用執(zhí)行不對稱校正獲得二進制信號，并利用PLL(鎖相環(huán))結(jié)構(gòu)與該二進制信號的沿相同步產(chǎn)生連續(xù)時鐘脈沖。這里，″不對稱″意指RF信號的眼圖中心偏離幅度的中心的狀態(tài)。
實質(zhì)上，EFM(8-14調(diào)制)數(shù)據(jù)在EFM解調(diào)器12中被解調(diào)，從而獲得數(shù)字音頻數(shù)據(jù)和糾錯奇偶碼，同時，在幀同步信號之后立即記錄的子碼也被解調(diào)了。
從而，在EFM解調(diào)器12中被解調(diào)的子碼經(jīng)子碼處理器13送到一個下述的控制器20。
在EFM解調(diào)以后的數(shù)據(jù)一旦被存入RAM14，根據(jù)糾錯奇偶碼在差錯校正器15中執(zhí)行糾錯。而后經(jīng)糾錯的數(shù)據(jù)在去交錯器16中被去交錯，這樣數(shù)據(jù)從CIRC(交錯Reed-Solomon碼)中被解碼。
在DSP10中已處理的數(shù)據(jù)經(jīng)RAM控制信號處理器22一次存入大容量的RAM23。
因此，存在大容量RAM23中的數(shù)據(jù)經(jīng)RAM控制信號處理器22以等于從光盤1重放的數(shù)據(jù)速率的1/4的數(shù)據(jù)速率，即以在普通CD重放機的輸出數(shù)據(jù)速率被讀出。且經(jīng)數(shù)字濾波器24被濾波后，該數(shù)據(jù)在D-A變換器25中被變成模擬數(shù)據(jù)，而后被送到作為聲音輸出的左(L)和右(R)聲道。
由于某些外部干擾，諸如振動，在重放模式期間，當發(fā)生任何軌跡跳躍時，大容量RAM23通過保持重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性用于防止聲音的顫動。
通過在控器20中連續(xù)監(jiān)視子碼和識別包含在子碼中的時間碼的不連續(xù)性，檢測出軌跡跳躍的發(fā)生。
更特別是，在數(shù)據(jù)重放期間當出現(xiàn)軌跡跳躍時，拾取頭3的數(shù)據(jù)讀數(shù)光點立即返回到軌跡跳躍之前的位置，當數(shù)據(jù)重放從那個位置上開始重放時，在重放的重新開始以后，所重放的音頻數(shù)據(jù)被立即鏈接到出現(xiàn)軌跡跳躍以前的重放的音頻數(shù)據(jù)上，且存儲在大容量存儲器23。
在大容量RAM23中的數(shù)據(jù)寫速率和在其中的數(shù)據(jù)讀速率之間的比率是4∶1，即數(shù)據(jù)以4倍于數(shù)據(jù)讀的速率的高速率被寫入，這樣不久在大容量存儲器RAM23就出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出。因此需要連續(xù)地監(jiān)視大容量RAM23的數(shù)據(jù)量。
監(jiān)視在大容量RAM23中的數(shù)據(jù)量的操作是在RAM控制信號處理器22中執(zhí)行的。
具體地說，RAM控制信號處理器22識別在大容量RAM23中寫入數(shù)據(jù)的最后一個地址作為確定地址，且還識別讀出數(shù)據(jù)的地址作為0地址。
當在大容量RAM23的數(shù)據(jù)量已超過第一預置值時，RAM控制信號處理器22根據(jù)該確定地址確定大容量的溢出和輸出一個溢出信號(第一控制信號)。同時，當數(shù)據(jù)量變得小于低于第一預置值的第二預置值時，RAM控制信號處理器22確定該大容量RAM23已接近空，而后輸出一個空信號(第二控制信號)。因此，信號處理器22起到一個存儲器控制裝置的作用。
RAM控制信號處理器22在向控制器20饋送溢出信號或空信號時，連續(xù)地向其提供經(jīng)過識別的確定地址。
控制器20包括一個CPU，并識別從RAM控制信號處理器獲得的確定的地址，作為對應于子碼的確定的子碼。
控制器20還起到伺服控制裝置的作用，該控制器根據(jù)從RAM控制信號處理器22送來的溢出信號/空信號執(zhí)行用于控制主軸馬達2的轉(zhuǎn)速的主軸伺服信號處理器(第一伺服裝置)18的通/斷控制，和還用于控制與拾取頭3的操作有關(guān)的跟蹤、聚焦、滑桿伺服系統(tǒng)的光學單元伺服信號處理器(第二伺服裝置)26的通/斷控制。
更具體地講，控制器20響應于從RAM控制信號處理器22輸出的一個溢出信號，關(guān)斷主軸伺服信號處理器18和光學單元伺服處理器26，或響應于從RAM控制信號處理器22輸出的空信號，接通主軸伺服信號處理器18和光學單元伺服信號處理器26。
上述結(jié)構(gòu)的操作現(xiàn)將參照圖3在下文予以描述，圖3以圖象的方式表示伺服系統(tǒng)的操作特性。
當開始重放時，控制器20首先接通伺服系統(tǒng)的信號處理器18和26。在該實施例中，光盤1的轉(zhuǎn)速(主軸轉(zhuǎn)速)被設置為與普通CD重放機的正常速度相比4倍高的速度。
在主軸伺服系統(tǒng)建立以后，當光盤1以4倍速度旋轉(zhuǎn)時，拾取頭3開始其數(shù)據(jù)讀出操作，和在DSP10的預定信號處理以后，該讀出的數(shù)據(jù)一次被存入大容量RAM23。
在光盤1上記錄的數(shù)據(jù)包括以44.1KHz頻率取樣和以16比特線性串量化的數(shù)字信號。因此，當光盤1的轉(zhuǎn)速上升到較高的四倍轉(zhuǎn)速時，從光盤1重放的數(shù)據(jù)速率，即寫入大容量RAM23的寫入數(shù)據(jù)速率被表示為(44.1KHz×2(L.R)×16)×4≈5.64Mb/s…………方程(1)假設這里使用64Mb DRAM(或四個16Mb DRAM)作為大容量RAM23，上述數(shù)據(jù)寫速度計算為64/5.64≈11.34S …………方程(2)從而得到，大約用11.34秒，將存儲的數(shù)據(jù)存儲滿大容量RAM23。
在大容量存儲器RAM23中所存數(shù)據(jù)量由RAM控制信號處理器22連續(xù)監(jiān)視。
RAM控制信號處理器22根據(jù)確定的地址監(jiān)視大容量RAM23內(nèi)的數(shù)據(jù)量，且當存儲數(shù)據(jù)超過一個預定量(第一預置值)時，向控制器20輸出一個溢出信號。
響應于該溢出信號，控制器20關(guān)斷主軸伺服信號處理器18和光學單元伺服信號處理器26。
在各伺服系統(tǒng)關(guān)斷狀態(tài)，不執(zhí)行從光盤1的讀數(shù)據(jù)操作，聲音重放根據(jù)存在大容量RAM23的數(shù)據(jù)來執(zhí)行的。
在該實施例中因為輸出數(shù)據(jù)速率是重放數(shù)據(jù)速率的1/4，所以在滿存儲狀態(tài)以正常速度從大容量RAM23中讀出全部數(shù)據(jù)要求約45(≈11.34×4)秒的時間周期。
眾所周知，從任何伺服系統(tǒng)的關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到其接通狀態(tài)需要時間，特別是主軸伺服系統(tǒng)到其穩(wěn)定操作的建立。因此，如果每個伺服系統(tǒng)在大容量RAM23已經(jīng)完全空以后再啟動，在這種所需的建立時間期間直至達到穩(wěn)定操作期間重放的聲音就要中斷。
為此原因，要事先考慮例如8秒這樣的時間周期以使每個伺服系統(tǒng)達到完全穩(wěn)定操作狀態(tài)，和每個伺服系統(tǒng)在相應于8秒左右的讀時間周期的數(shù)據(jù)量(第二預置值)仍留在大容量RAM23的瞬間被接通。
更具體地講，RAM控制信號處理器22根據(jù)確定的地址監(jiān)視在大容量RAM23所存的數(shù)據(jù)量，當數(shù)據(jù)量已變得少于第二預定值時，信號處理器22判斷大容量RAM23經(jīng)過8秒將空，而后向控制器20輸出一個空信號。
響應于空信號，控制器20接通主軸伺服信號處理器18和光學單元伺服信號處理器26。
因此，包含主軸伺服系統(tǒng)在內(nèi)的整個伺服系統(tǒng)被啟動，執(zhí)行穩(wěn)定的操作，從而光盤1以4倍速度旋轉(zhuǎn)。然后，拾取頭3的數(shù)據(jù)讀出光點被移位到以前最后讀出的位置并從該位置重新開始讀數(shù)據(jù)。在DSP10中經(jīng)預定的信號處理以后，讀出的數(shù)據(jù)被存入大容量RAM。
此后，上述過程被重復執(zhí)行。
如上所述，光盤1以4倍速度重放且從光盤重放的數(shù)據(jù)被一次存入大容量RAM23，同時所存數(shù)據(jù)再連續(xù)地被讀出并從大容量RAM23中輸出。當大容量RAM23被存儲的數(shù)據(jù)裝滿時，整個伺服系統(tǒng)被關(guān)斷，但是數(shù)據(jù)仍連續(xù)地被讀出且從大容量RAM輸出。而后，當大容量RAM已基本為空時，整個伺服系統(tǒng)重新接通，4倍速度的重放從光盤1的鏈接點上重新開始。由于重復地執(zhí)行這種操作過程，所以主軸伺服信號處理器18和光學單元伺服信號處理器26僅在重放周期的1/4期間工作，而在其3/4期間處于暫行，因此大約減小功耗到1/4。
當將重放數(shù)據(jù)存入大容量RAM23期間，在由于一些外部干擾諸如振動引起軌跡跳躍的情況下，按照現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈接處理，首先將拾取頭3的數(shù)據(jù)讀取光點立即返回到軌跡跳躍發(fā)生之前的位置，同時利用存在大容量RAM23中的數(shù)據(jù)，將重放重新開始后獲得的重放音頻數(shù)據(jù)立即鏈接到出現(xiàn)軌跡跳躍之前的重放音頻數(shù)據(jù)上。
由于上述方法，有可能保持重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性，從而防止任何聲音的顫動，從而實現(xiàn)抗振動等等的足夠的抗干擾性。
在裝備有自動換光盤器的光盤重放機中，如果時間范圍為37秒(＝45－8秒)左右，一個光盤完全可以被更換了。
因此，在應用上述結(jié)構(gòu)到一個裝備有自動換光盤器的光盤重放機的示例性的情況下，換光盤的操作可以在伺服系統(tǒng)的關(guān)斷時間期間執(zhí)行，因此多個光盤可以提供連續(xù)重放，所重放的音樂沒有任何中斷。
上述實施例僅表示為應用本發(fā)明到一個CD重放機的情況，然而，可以理解，本發(fā)明不僅限于那樣的一個例子，本發(fā)明同樣可應用到設計為用于從MD、CD-ROM等等數(shù)據(jù)重放的其他光盤重放機。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，在光盤以高于正常旋轉(zhuǎn)速度被驅(qū)動重放時，其重放的數(shù)據(jù)一次存入大容量存儲器，同時所存數(shù)據(jù)被讀出并以普通輸出數(shù)據(jù)速率從大容量存儲器輸出。存在大容量存儲器中的數(shù)據(jù)量被連續(xù)監(jiān)視，當大容量存儲器已被存儲數(shù)據(jù)存滿時，整個伺服系統(tǒng)被關(guān)斷。此后，當大容量存儲器已變空時，整個伺服系統(tǒng)重新被接通，并且高速重放從光盤上的鏈接點又重新開始。在利用64Mb存儲器執(zhí)行4倍高速重放的例子的情況下，各伺服系統(tǒng)的導通狀態(tài)時間可以減少到大約1/4，這樣最后減少了功耗。從而，在本發(fā)明的光盤重放機中，保證了低功耗和保持重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性，甚至在出現(xiàn)由振動或類似情況引起的任何軌跡跳躍的情況下。因此，本發(fā)明的最佳應用特別可實現(xiàn)便攜式光盤重放機或汽車光盤重放機，在這些場合要求高抗振性能，并且由于其由電池供電，需要實現(xiàn)低功耗。
因為各伺服系統(tǒng)的關(guān)斷時間被設置為一個長時間，當本發(fā)明應用到裝備自動換光盤器的光盤重放機時，換光盤的操作可以在伺服系統(tǒng)關(guān)斷時間執(zhí)行，因此實現(xiàn)了另一種有利的效果，即多張光盤可以連續(xù)地重放，沒有重放音樂的中斷。
現(xiàn)在本發(fā)明的第二實施例將在下面描述。
如圖2所示，經(jīng)DSP10被處理的數(shù)據(jù)經(jīng)RAM控制信號處理器22被一次存在大容量RAM23中。
從而存在大容量RAM23中的數(shù)據(jù)經(jīng)RAM控制信號處理器22從其中讀出，經(jīng)數(shù)字濾波器24濾波后，該數(shù)據(jù)由D-A變換器25變?yōu)槟M形式，而后作為音頻輸出被送到左(L)和右(R)聲道。
大容量RAM23用于在重放模式期間由于諸如振動之類的一些外部干擾，當出現(xiàn)任何軌跡跳躍時，通過保持重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性防止聲音的顫動。
更為具體地講，在數(shù)據(jù)重放期間，當出現(xiàn)軌跡跳躍時，拾取頭3的數(shù)據(jù)讀出光點在控制器20的控制下被立即返回到軌跡跳躍之前的位置，重放重新開始以后在RAM控制信號處理器22的控制下，音頻重放數(shù)據(jù)被立即鏈接到發(fā)生軌跡跳躍之前的重放音頻數(shù)據(jù)上，數(shù)據(jù)的重放從那個位置重新開始并被存入大容量存儲器23。
DSP10包括一個主軸伺服信號處理器(旋轉(zhuǎn)伺服電路)18，用于根據(jù)再生時鐘信號和基準時鐘信號之間的相差控制主軸馬達2的轉(zhuǎn)速。
光學單元伺服信號處理器26起到控制與拾取頭3的操作相關(guān)的各個伺服系統(tǒng)的作用，即控制使數(shù)據(jù)讀出光點跟蹤光盤1上的記錄軌跡的跟跡伺服系統(tǒng)用于連續(xù)對光盤1的信號平面的光點聚焦的聚焦伺服系統(tǒng)，以及用于控制拾取頭3在光盤上徑向的位置的滑桿伺服系統(tǒng)。
主軸伺服信號處理器18旋轉(zhuǎn)主軸馬達2，該馬達驅(qū)動光盤1，通常在低速模式，但當發(fā)生軌跡跳躍時轉(zhuǎn)至高速模式，在大容量RAM23由高速模式存數(shù)據(jù)已被存滿后，接著主軸馬達2重新以低速旋轉(zhuǎn)。
這里要定義，低速模式是指在稍高于在普通CD重放機中規(guī)定旋轉(zhuǎn)速度(1倍速度)，例如1.33倍速度使主軸馬達2旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動模式；高速模式是指以更高的速度，例如2倍速度使主軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動模式。
轉(zhuǎn)換主軸馬達2的驅(qū)動模式的動作是響應從控制器20獲得的模式轉(zhuǎn)換信號執(zhí)行的。
在低速模式數(shù)據(jù)重放期間控制器20連續(xù)監(jiān)視子碼，和通過檢測包括在子碼中的時間碼的不連續(xù)性來識別軌跡跳躍的出現(xiàn)，并輸出一個高電平信號，轉(zhuǎn)換主軸2的驅(qū)動模式到高速模式。
在這一操作步驟中，控制器20檢索關(guān)于連續(xù)性的最后一個子碼，而后使拾取頭3返回到出現(xiàn)軌跡跳躍前緊接著的位置，當RAM控制信號處理器22以使重放音頻數(shù)據(jù)相鏈接的方式進行控制時，控制拾取頭3從那個位置重新開始數(shù)據(jù)重放。
下面將要描述在高速模式選擇2倍速度的原因。例如當一個4Mb存儲器被用做大容量RAM23時，注入大容量RAM23數(shù)據(jù)的速率是寫入大容量RAM23數(shù)據(jù)的速率與從中讀出數(shù)據(jù)速率之差，即(2倍速率—1倍速率)。
因為記錄在光盤1的數(shù)據(jù)是由以44.1KHz頻率取樣的數(shù)字信號所組成的和以16比特線性數(shù)據(jù)串量化的，注入大容量RAM23所要求的時間表示為4,194,304比特/(44.1KHz×2(L.R)×16)比特×1＝2.97(秒)………方程(3)上述約三秒的時間表示一段時間間隔，這段時間間隔表示如果由于軌跡跳躍沒有數(shù)據(jù)從光盤1中重放，聲音可以無任何中斷地重放出來的間隔。這一時間間隔在實際應用中基本上沒有什么問題，它是由大容量RAM23的存儲容量與重放速度，即在高速模式中的重放數(shù)據(jù)速率決定的。
在高速模式數(shù)據(jù)重放期間，當從RAM控制信號處理器22輸出一個溢出信號時，控制器20響應于該溢出信號產(chǎn)生一個低電平模式轉(zhuǎn)換信號，以便轉(zhuǎn)換主軸馬達2的驅(qū)動模式為低速模式。
由于在大容量RAM23中的寫數(shù)據(jù)速率高于從中讀數(shù)據(jù)速率，不久就產(chǎn)生溢出。因而需要連續(xù)監(jiān)視存入大容量RAM23的數(shù)據(jù)量。
監(jiān)視大容量RAM23中數(shù)據(jù)量的操作是由RAM控制信號處理器22執(zhí)行的。
更具體地講，RAM控制信號處理器22識別寫入大容量RAM23數(shù)據(jù)的最后一個地址作為一個確定地址，且還識別讀出數(shù)據(jù)的地址作為地址0。信號處理器22根據(jù)這樣一個確定地址監(jiān)視數(shù)據(jù)量，當數(shù)據(jù)量已超過一個預定值時輸出一個溢出信號。
RAM控制信號處理器22連續(xù)向控制器20饋送已識別的確定地址，同時向其提供溢出信號。
控制器20包括CPU，和識別確定地址，該地址是作為對應子碼的一個確定子碼從RAM控制信號處理器22獲得。
圖4是本發(fā)明的第二實施例的主軸伺服信號處理器(旋轉(zhuǎn)伺服電路)18的框圖。
在該圖中，從時鐘發(fā)生器17(見圖2)獲得的16.9344MHz(44.1KHz×384)信號被送到與門31的一個輸入端，同時還送到2/3分頻器32，在分頻器中由分頻產(chǎn)生11.2896MHz的時鐘信號，而后該時鐘信號被送到與門33的一個輸入端。
從控制器20(見圖1)輸出的模式轉(zhuǎn)換信號被送到與門31的另外一個輸入端。同時該信號由反相器34反相，然后送到與門33的另外一個輸入端。與門31和33的輸出時鐘信號被送到或門35，從或門35輸出一個基準時鐘信號。
包括這些與門31、33、反相器34、或門35在內(nèi)的門電路，當模式轉(zhuǎn)換信號為高電平時產(chǎn)生16.9334MHz基準時鐘信號，或當模式轉(zhuǎn)換信號是低電平時產(chǎn)生11.2896MHz基準時鐘信號。
基準時鐘信號被送到相位比較器36。而后相位比較器36比較與從光盤1重放數(shù)據(jù)相同步的再生時鐘信號的相位與基準時鐘信號的相位，從而檢出兩個時鐘信號之間的相差和輸出相差信號。該相差信號作為主軸誤差信號被送到馬達驅(qū)動器39。
在具有上述電路組成的主軸伺服信號處理器18中，本發(fā)明的特點在于基準時鐘頻率可以適合于按模式轉(zhuǎn)換信號選擇，應當注意的是根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生主軸誤差信號的電路不限于上述結(jié)構(gòu)。
如果在按照11.2896MHz的基準時鐘信號的1.33倍速度的低速重放模式期間當由于諸如振動的外部干擾出現(xiàn)軌跡跳躍時從控制器20輸出高電平模式轉(zhuǎn)換信號，主軸伺服信號處理器18從11.2896MHz向16.9334MHz轉(zhuǎn)換基準時鐘頻率，從而根據(jù)16.9334MHz的基準時鐘信號改變?yōu)?倍高速重放模式操作。
在上述三秒的時間周期期間，執(zhí)行鏈接數(shù)據(jù)和向大容量RAM23注入數(shù)據(jù)的過程，以便保持重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性。
同時，當大容量RAM23已達到溢出狀態(tài)時，從RAM控制信號處理器22輸出一個溢出信號，而后響應于這個溢出信號從控制器20輸出一個低電平模式轉(zhuǎn)換信號。接著，主軸伺服信號處理器18從16.9334MHz向11.2896MHz轉(zhuǎn)換基準時鐘頻率，從而改變?yōu)榘凑?1.2896MHz基準時鐘信號的1.33倍低速重放模式操作。
現(xiàn)在將在下文描述設置1.33倍代替1倍低速模式速率的原因。
為了簡化電路組成的目的，主軸伺服信號處理器18被僅作為轉(zhuǎn)換基準時鐘頻率這樣來構(gòu)成。因此，在驅(qū)動模式被轉(zhuǎn)換以后，要求1秒左右的時間周期直至整個系統(tǒng)被完全鎖定。
在這樣一個1秒的時間周期期間從大容量RAM23中連續(xù)讀出數(shù)據(jù)，以至于在大容量RAM23中不能提供足夠的對應于1秒的數(shù)據(jù)量。
因此，在消除外部干擾諸如振動以后當2倍的高連模式被變?yōu)榈退倌Ｊ綍r，在1倍速度重放中提供彼此相等的重放數(shù)據(jù)速率和輸出數(shù)據(jù)速率，因此不能消除對應1秒的數(shù)據(jù)的不足，數(shù)據(jù)保持為不足，直至下一次2倍高速重放。因此這導致當出現(xiàn)下一個外部干擾時，大容量RAM23僅有兩秒被注入數(shù)據(jù)。
然而，在數(shù)據(jù)以1.33倍被重放的這個實施例中，當進行正常重放操作時大容量RAM23能夠被逐漸地注入數(shù)據(jù)。應該理解，在低速模式中的數(shù)據(jù)重放速率不限于1.33倍速度，任何稍高于1倍的速度也可以選擇。
圖5是第3實施例的框圖，表示如圖4所示的2/3分頻器的具體電路組成。
在該方框圖中，16.9334MHz的時鐘信號由反相器41反相并送到與門42的一個輸入端。該信號還由另一反相器43反相而后送到與門44的一個輸入端并還作為D觸發(fā)器45和46的時鐘輸入。
D觸發(fā)器45的Q輸出被送到D觸發(fā)器46的D(數(shù)據(jù))輸入端且還作為與非門47的一個輸入。同時，D觸發(fā)器45的QN輸出(Q輸出的反相輸出)被送到與門42的另外輸入端。
D觸發(fā)器46的Q輸出被饋送到D觸發(fā)器48作為D輸入和還作為與非門47的另外一個輸入。與非門47的一個輸出被送到D觸發(fā)器45的D輸入端。
D觸發(fā)器48的QN輸出被送到與門44的另外的輸入端。與門42與44的各自輸出被送到或門49的兩個輸入端。
在上述結(jié)構(gòu)的邏輯電路中，由16.9334MHz時鐘信號經(jīng)2/3分頻產(chǎn)生的11.2896MHz的時鐘信號在或門49的輸出端獲得。
雖然上述實施例表示本發(fā)明應用到CD重放機的一個示例情況，但應理解為，本發(fā)明并不僅限于這樣一個例子，它可以應用到設計應用于從MD、CD-ROM等重放數(shù)據(jù)的其他各種光盤重放機。
因此，本發(fā)明的用于防振光盤重放機的旋轉(zhuǎn)伺服電路使用了大容量存儲器，制備了用于驅(qū)動光盤的高速模式與低速模式，和僅當出現(xiàn)軌跡跳躍時選用高速模式。另外，制備了相互不同頻率相應于兩種驅(qū)動模式的兩個時鐘信號，作為速度控制的基準時鐘信號，這些不同頻率的時鐘信號的其中之一適合于被選擇去轉(zhuǎn)換驅(qū)動模式，以致于結(jié)構(gòu)上的要求僅為選擇性轉(zhuǎn)換可基準時鐘信號，從而電路組成可以被簡化為適合光盤重放機的低制造成本。
接下來的描述將是本發(fā)明的第四個實施例。
圖6是在本發(fā)明的第四實施例中的主軸伺服信號處理器(旋轉(zhuǎn)伺服電路)18的框圖。
如該圖所示，按本發(fā)明的主軸伺服信號處理器18包括粗伺服電路(第一伺服電路)60，用于驅(qū)動光盤1的轉(zhuǎn)速近似地趨近其精確速度范圍，和鎖相伺服電路(第二伺服電路)70，用于在粗伺服電路的操作以后執(zhí)行高精度控制作用。
在粗伺服電路60中，周期測量器61起測量由光盤1再生的EFM信號中相應幀同步信號的周期的作用，從而檢測光盤1上的最小頻率信號11T(T凹點的基本單元長度)的作用。
得到的信號11T被傳送通過峰值保持電路62和谷值保持電路63，以便屏蔽大于11T和由于疤痕等原因產(chǎn)生的任何信號分量，從而檢測出原始再生幀同步信號。
再生幀同步信號在放大器64中被放大G倍而后經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)27被送到主軸驅(qū)動器28。
主軸馬達2的轉(zhuǎn)速是這樣控制的，即再生幀同步信號的周期被均衡為2.544μS(≈11/4.3218×106)的基準時間長度。
作為粗伺服電路60，也可以利用披露在例如日本專利文獻No.Hei1(1989)-35419中的結(jié)構(gòu)。
同時，鎖相伺服電路70構(gòu)成為一個二次環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括用來執(zhí)行鎖相控制的鎖相環(huán)，該鎖相控制是按照由相位比較器71檢測基準時鐘信號RFOK與周期范圍從一個再生幀同步信號到另一個再生幀同步信號的再生時鐘信號WFCK之間的相差進行的，和包括一個速度環(huán)，用來通過周期測量器72測量再生時鐘信號WFCK的周期和以這樣一種方式控制所測的周期，即將該周期的頻率均衡為7.35KHz的基準頻率。
作為鎖相伺服電路70，也可以使用，例如在日本專利文獻No.Hei2(1990)-101676中所公開的結(jié)構(gòu)。
在鎖相伺服電路70中，相位比較器71的輸出在放大器73中被放大Gp倍，同時周期測量器72的輸出在放大器74中放大Gs倍。兩個放大器73與74的各自輸出在加法器75中被彼此相加，加法器75的輸出而后經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)27被送到主軸驅(qū)動器28，從而執(zhí)行上面所述的控制作用。
在主軸伺服信號處理器18中伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換操作是響應于來自控制器20輸出(見圖2)的一個伺服轉(zhuǎn)換信號由啟動轉(zhuǎn)換開關(guān)27執(zhí)行的。
具體地講，首先開關(guān)27被轉(zhuǎn)至接通粗伺服電路60，該電路而后驅(qū)動光盤轉(zhuǎn)速大約為其精確速度的范圍，從而再在鎖相伺服電路70進行PLL鎖定，這樣為從光盤1中重放數(shù)據(jù)提供了可能。
在PLL鎖定之后緊接著，開關(guān)27再次轉(zhuǎn)換接通鎖相伺服電路70，同時關(guān)斷相伺服電路60，從而一次環(huán)粗伺服系統(tǒng)被轉(zhuǎn)至二次環(huán)鎖相伺服系統(tǒng)。
在搜索模式中，如上所述，在鎖相伺服系統(tǒng)被轉(zhuǎn)至粗伺服系統(tǒng)以后，拾取頭3沿光盤1的徑向方向移動，當光盤1的轉(zhuǎn)速隨著拾取頭3對應于一個預定的軌跡數(shù)的位移已達大約其預定線速時，鎖相系統(tǒng)被重新接通并從光盤1中讀出子碼。這一系列操作被重復地執(zhí)行直至拾取頭3到達所需目標地址位置。
在搜索模式中，當拾取頭3在光盤1的徑向位置移位時，數(shù)據(jù)讀出光點在記錄軌跡(凹點串)上橫向移動，這樣在如圖7所示橫向移動期間產(chǎn)生了正弦跟蹤誤差信號。數(shù)據(jù)讀出光點橫向移過的軌跡的數(shù)目根據(jù)這個跟蹤信號被計數(shù)。
這個實施例是這樣被設計的，在搜索期間當粗伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換至鎖相伺服系統(tǒng)時，在鎖相環(huán)側(cè)的放大器73的增益Gp響應于從控制器20(見圖2)輸出的環(huán)通/斷信號被設置為-1。
因此，在搜索模式中當粗伺服系統(tǒng)被轉(zhuǎn)換至鎖相伺服系統(tǒng)時，鎖相伺服系統(tǒng)起到一次環(huán)結(jié)構(gòu)的作用，此時相位環(huán)開環(huán)，僅速度環(huán)閉環(huán)。
以這種方式，鎖相伺服系統(tǒng)的相位環(huán)在從粗伺服向鎖相伺服瞬變時是開環(huán)的，所以沒有執(zhí)行強迫的相位牽引作用。因此，如圖7所示，在伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換以后光盤的轉(zhuǎn)速沒有立即出現(xiàn)反常并基本保持了穩(wěn)定。此后，光盤1的轉(zhuǎn)速僅由一次環(huán)結(jié)構(gòu)中速度環(huán)單獨控制。
在這樣一種狀態(tài)中，在一次環(huán)結(jié)構(gòu)中的鎖相伺服系統(tǒng)的控制下，即使未鎖相，光盤1的轉(zhuǎn)速也是保持穩(wěn)定的，從而在讀子碼時不會出現(xiàn)問題。
結(jié)果，在搜索期間，當粗伺服系統(tǒng)的鎖相伺服系統(tǒng)被交替地和重復地轉(zhuǎn)換時，在轉(zhuǎn)換之后可以立即讀出子碼，消除了在讀子碼時所浪費的時間，從而大大地減少所要求的搜索時間。
但是，在重放PCM音頻數(shù)據(jù)時，如果不能保證鎖相狀態(tài)的話，則在去交錯器16(見圖2)中不會執(zhí)行正常的去交錯。因此，在這種情況下，需要由二次環(huán)結(jié)構(gòu)執(zhí)行速度控制，此時在鎖相伺服系統(tǒng)中，相位和速度兩個環(huán)都閉環(huán)。
上述第四實施例表示應用本發(fā)明到CD重放機的示例性情況。但應該理解，本發(fā)明不僅限于那樣的一個例子，還可以應用到任何其他用于從MD、CD-ROM等等重放數(shù)據(jù)的光盤重放機中。
因此，在本發(fā)明的轉(zhuǎn)速伺服電路中，包括粗伺服系統(tǒng)的鎖相伺服系統(tǒng)，粗伺服系統(tǒng)牽引相位近似為其精確范圍，然后轉(zhuǎn)換至鎖相伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)執(zhí)行高精度的控制。在搜索模式中，當粗伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換至鎖相伺服系統(tǒng)時，僅鎖相伺服系統(tǒng)的速度環(huán)被閉合，從而這伺服系統(tǒng)起到一次環(huán)結(jié)構(gòu)的作用。因此，在伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時，雖然相位有些波動，但是光盤轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定和可以從光盤上讀出子碼，以至于消除了任何讀子碼所浪費的時間，最后顯著地減少搜索所要求的時間。
這樣，本發(fā)明的轉(zhuǎn)速伺服電路對于從CD-ROM或類似重放機重放數(shù)據(jù)是最佳的，在這些場合快搜索是特別需要的。
下面要結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的第五實施例。
圖8是第五實施例的框圖，該圖表示應用到例如是一個防振CD重放機的控制系統(tǒng)。
在該圖中，光盤(CD)1是由主軸馬達2驅(qū)動的，和由光拾取頭(下文簡稱拾取頭)3從光盤1中讀記錄的數(shù)據(jù)。
拾取頭3包括激光二極管4；用于將從激光二極管4發(fā)射的激光束聚焦在光盤1信號平面上形成一個讀數(shù)據(jù)光點的物鏡5；用于改變從光盤1反射的激光束的傳導方向的偏光分束鏡6；和用于接收反射的激光束的光檢測器7。拾取頭3借助驅(qū)動源諸如滑桿饋送馬達(未示出)沿光盤的徑向移動。
雖然未示出，拾取頭3還包括跟蹤驅(qū)動器，用于在光盤1上的光盤的徑向在記錄軌跡上移動讀數(shù)據(jù)光點，和聚焦驅(qū)動器，用于沿其光軸移動物鏡5。
拾取頭3的輸出信號被送到I-V(電流-電壓)放大器8，在放大器8中電流信號被變成電壓信號，電壓信號在RF均衡器9中被整形，而后送到DSP(數(shù)字信號處理器)10。
下面將予以描述在DSP10信號是如何被處理的。
首先，在PLL不對稱校正器11中，通過進行不對稱校正得到二進制信號，和通過與二進制信號的邊沿同步的PLL(鎖相環(huán))結(jié)構(gòu)產(chǎn)生連續(xù)的時鐘脈沖。這里，″不對稱″意指RF信號眼圖的中心偏離幅度的中心。
此后，EFM(8-14調(diào)制)數(shù)據(jù)在EFM解調(diào)器12中被解調(diào)，從而得到數(shù)字音頻數(shù)據(jù)和糾錯奇偶碼，同時緊接著在幀同步信號之后記錄的子碼也被解調(diào)。
因此在EFM解調(diào)器12中解調(diào)的子碼徑子碼處理器13送到由CPU組成的控制器20。
經(jīng)EFM解調(diào)后的數(shù)據(jù)被一次存入RAM14并在糾錯器15中根據(jù)糾錯奇偶碼進行糾錯。而后已糾錯的數(shù)據(jù)在去交錯器16中去交錯，從而該數(shù)據(jù)根據(jù)CIRC(交錯Reed-Salomon碼)被解碼。
DSP10根據(jù)從時鐘發(fā)生器17得到的系統(tǒng)時鐘信號進行各種信號處理。
在DSP10處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)RAM控制信號處理器22被一次存入大容量RAM23。
因此，存入大容量RAM23的數(shù)據(jù)在普通CD重放機中以正常輸出數(shù)據(jù)速率經(jīng)RAM控制信號處理器22被讀出。在經(jīng)數(shù)字濾波器24濾波后，在D-A變換器25中數(shù)據(jù)被變?yōu)槟M數(shù)據(jù)，而后作為音頻輸出被傳送到左(L)和右(R)聲道。
在重放模式期間，由于諸如振動的某些外部干擾，當出現(xiàn)任何軌跡跳躍時，大容量RAM23通過保持重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性，防止聲音的顫動。
由控制器20檢測出出現(xiàn)軌跡跳躍。更具體說，控制器20一直在監(jiān)視從子碼處理器13送來的子碼，并通過識別包括在子碼中的時間子碼的不連續(xù)性，檢測出軌跡跳躍的出現(xiàn)。
當出現(xiàn)軌跡跳躍時，在控制器20的控制下拾取頭3的數(shù)據(jù)讀出光點立即返回軌跡跳躍前的位置，而后數(shù)據(jù)重放從那一位置重新開始。
另外，在RAM控制信號處理器22的控制下，重放重新開始以后的重放音頻數(shù)據(jù)被立即鏈接到軌跡跳躍出現(xiàn)之前和已存入大容量存儲器23中的重放音頻數(shù)據(jù)上。
DSP10還包括一個主軸伺服信號處理器18，它根據(jù)從光盤1獲得的再生幀同步信號檢測光盤1的轉(zhuǎn)速與所要求的光盤轉(zhuǎn)速之間的速度差，然后輸出一個代表檢測的速度差的伺服誤差信號(速度控制信號)。
光學單元伺服信號處理器26用于控制涉及拾取頭3操作的每個伺服系統(tǒng)，即，用于使讀數(shù)據(jù)光點跟蹤光盤1上的記錄軌跡的跟蹤伺服系統(tǒng)，用于連續(xù)聚焦光點于光盤1信號平面的聚焦伺服系統(tǒng)，用于控制拾取頭3在光盤上徑向位置的滑桿伺服系統(tǒng)。
來自主軸伺服信號處理器18的伺服誤差信號作為控制信號經(jīng)LPF(低通濾波器)87被送到一個VCO(壓控振蕩器)88。VCO88的振蕩輸出作為一個輸入被送到轉(zhuǎn)換開關(guān)89。
從晶體振蕩器90產(chǎn)生的固定時鐘信號，例如16.9344MHz(44.1KHz×384)作為另外一個輸入被送到轉(zhuǎn)換開關(guān)89，該開關(guān)在控制器20的控制下有選擇地變化。因此，開關(guān)89或者VCO88的振蕩輸出或者選16.9344MHz的固定時鐘信號，然后將選中的一個送到時鐘發(fā)生器17。
時鐘發(fā)生器17響應于從晶體振蕩器90送來的固定時鐘信號產(chǎn)生一個固定頻率的系統(tǒng)時鐘信號，或者根據(jù)向其提供的VCO88的振蕩輸出產(chǎn)生一個可變頻率的系統(tǒng)時鐘信號。
VCO88的振蕩輸出被送到1/M分頻器91，在分頻器中該頻率被分為1/M，被分頻的信號作為一個輸入被送到相位比較器92。同時，從晶體振蕩器90獲得的固定時鐘信號被送到1/N分頻器93，在該分頻器中該頻率被分為1/N，且被分頻的信號作為基準時鐘信號被送到相位比較器92的另一輸入端。
M和N每一個都是可變的并且可以由控制器20設置為一個合適的數(shù)值。
相位比較器92檢測對于1/M分頻器91和1/N分頻器93的輸出之間的相位差并產(chǎn)生對應于檢測相位差的相位差信號。
相位差信號經(jīng)LPF94被送到主軸驅(qū)動器95，作為驅(qū)動信號以便驅(qū)動主軸馬達2。
從晶體振蕩器90輸出的固定時鐘信號被送到RAM控制信號處理器22、數(shù)字濾波器24和D-A變換器25，以便被用于處理器22中的信號處理。
在具有上述結(jié)構(gòu)的防振CD重放機中，當由開關(guān)89選擇來自晶體振蕩器90的固定時鐘信號時，系統(tǒng)時鐘信號的頻率被固定在16.93344MHz。
同時，當由開關(guān)89選VCO88的分頻輸出時，系統(tǒng)時鐘信號這樣變化，以至于使從伺服信號處理器18輸出的伺服誤差信號變?yōu)?。更特別地，甚至光盤1的轉(zhuǎn)速相對不穩(wěn)定時，系統(tǒng)時鐘信號也按照光盤的轉(zhuǎn)速變化。
這意味著在PLL不對稱校正器11中PLL中心頻率是按照光盤1的轉(zhuǎn)速變化的，因此相位可以鎖定到一個寬范圍的可變轉(zhuǎn)速上。
換言之，與常規(guī)數(shù)據(jù)重放電路的不同在于，常規(guī)電路的系統(tǒng)時鐘頻率是固定的，主軸伺服系統(tǒng)所起的作用是將光盤1的轉(zhuǎn)速均衡到一個預置的基準速度上，而上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是設計為執(zhí)行以數(shù)據(jù)重放電路跟蹤任何轉(zhuǎn)速的方式的主軸伺服控制操作。
在由開關(guān)89選擇VCO88的振蕩輸出的情況下，由分別將在1/M分頻器91和1/N分頻器93中的M和N適當?shù)剡x擇為適合的數(shù)值，就可以將光盤1的重放速度設置為要求的速率。
例如當M＝N時，1/M分頻器91和1/N分頻器93的輸出頻率彼此相當，這樣以約為1倍的速度進行數(shù)據(jù)重放。
關(guān)于VCO88的振蕩輸出頻率Fa和晶體振蕩器90的固定時鐘頻率Fb，存在下面的關(guān)系Fa＝(M/N)·Fb………方程(4)當M/N＝2時，VCO88的振蕩輸出頻率Fa是兩倍的晶體振蕩器90的固定時鐘頻率Fb，以至于以2倍的速度進行數(shù)據(jù)重放。
因為，如上所述在某一范圍內(nèi)光盤轉(zhuǎn)速變化VCO88能夠跟蹤，光盤1的轉(zhuǎn)速所要求的控制可以相對的粗，有可能執(zhí)行適當?shù)倪B續(xù)RF解調(diào)。為此目的，在1/M分頻器91和1/N分頻器93中的M和N數(shù)值可以由控制器20連續(xù)變化。
通常，1/M分頻器91和1/N分頻器93中的數(shù)值M和N由控制器20設置為M＝N，因此選擇1倍速度重放。當由于諸如振動的外部干擾出現(xiàn)軌跡跳躍時，數(shù)據(jù)被變?yōu)镸/N＝2，選擇2倍的高速重放。
更具體地講，在1倍速度重放期間一直監(jiān)視子碼，和響應于包括在子碼中的時間碼的不連續(xù)的檢測，識別出出現(xiàn)軌跡跳躍，從而立即將操作轉(zhuǎn)至2倍速度。這里應注意的是在高速重放模式中重放速率不僅限于2倍速度。
當出現(xiàn)軌跡跳躍時，控制器20執(zhí)行其首先搜索相對于連續(xù)性的最后一個子碼的控制操作，然后立即使拾取頭3返回到軌跡跳躍之前的位置，并從那個位置重新開始數(shù)據(jù)重放，同時還控制RAM控制信號處理器22鏈接重放的音頻數(shù)據(jù)到那個位置。
當出現(xiàn)軌跡跳躍時選擇2倍速度重放的原因?qū)⒃谙旅婷枋觥?br> 當例如一個4Mb存儲器用做大容量RAM23時，注入大容量RAM23的數(shù)據(jù)率等于寫入大容量RAM23的速率與從中讀出數(shù)據(jù)速度之間的差，即(2倍速率-1倍速率)。
因為在光盤1上記錄的數(shù)據(jù)包括以44.1KHz頻率取樣和以16比特線字符串量化的數(shù)字信號，用于注入大容量RAM23要求的大約3秒的時間可以表示為如下方程4,194,304比特/(44.1KHz×2(L.H)×16)比特×1＝2.77(秒) ………方程(5)上述大約3秒的時間表示一個時間間隔，在該時間間隔中，如果由于出現(xiàn)軌跡跳躍，沒有數(shù)據(jù)從光盤1上被重放，聲音可以沒有任何中斷地被重放。在實際使用中這個時間間隔基本不會引起問題，它是由大容量存儲器RAM23的存儲容量和重放速率(在該實施例中是2倍速度)，即在高速模式中的數(shù)據(jù)重放速率決定的。
在這樣的一個三秒的時間間隔期間，要執(zhí)行為保持重放音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性的鏈接處理和將數(shù)據(jù)注入大容量RAM23的操作。
如果在2倍速度重放模式的數(shù)據(jù)重放期間從RAM控制信號處理器22輸出一個溢出信號，控制器20響應于溢出信號轉(zhuǎn)換重放到1倍速度重放模式。
當在2倍速度重放模式中進行數(shù)據(jù)重放時，數(shù)據(jù)寫入大容量RAM23的速率高于從其中讀出數(shù)據(jù)的速率，這樣大容量RAM23不久就產(chǎn)生溢出。從而需要不斷監(jiān)視存入大容量RAM23中的數(shù)據(jù)量。
監(jiān)視在大容量RAM23的數(shù)據(jù)量的操作是在RAM控制信號處理器22中進行的。
更具體地說，RAM控制信號處理器22識別寫入大容量RAM23的數(shù)據(jù)的最后地址為確定地址，和還識別讀數(shù)據(jù)的地址作為0地址，而后送該識別的確定地址到控制器20。
另外RAM控制信號處理器22根據(jù)這個確定地址監(jiān)視數(shù)據(jù)量，當數(shù)據(jù)量超過一個預置值時向控制器20送一個溢出信號。
控制器20識別從RAM控制信號處理器22得到的確定地址作為對應于該子碼的確定子碼。
當數(shù)據(jù)重放從1倍速度重放模式轉(zhuǎn)至2倍速度重放模式或反之時，當光盤1的轉(zhuǎn)速達到要求的預置速度情況下，控制器20通過變化開關(guān)89選擇晶體振蕩器90的固定時鐘信號。
因此，實現(xiàn)了與D-A變換器25的信號同步，從而獲得沒有顫動與抖動的滿意的音頻輸出。
在普通CD重放機中，一個來自主軸驅(qū)動器95的加速電壓或減速電壓被送到主軸馬達2，用于控制光盤1的轉(zhuǎn)速保持在所要求的預置速度上。當光盤1的轉(zhuǎn)速已大致達到預置速度時，施加預定的電壓，以實現(xiàn)鎖定狀態(tài)。
這里定義為，對上述預定的電壓加速電壓是正的，而對于上述預定的電壓減速電壓是負的。
但是，在本發(fā)明的防震CD重放機中，對于如上所述的主軸伺服系統(tǒng)粗控制是足夠的，從而使主軸驅(qū)動器95在很寬的范圍內(nèi)減少相位比較器92的減速度分量是可行的，并且在減速時施加一個預定電壓。
由于這種設計，在主軸馬達2驅(qū)動時的能耗可被抑制掉相當于減少減速分量的那一個部分，最后可以降低CD重放機的功耗。
雖然上述第五實施例代表應用到防振CD重放機的一個例子，本發(fā)明也可有效地適用于普通CD重放機的讀取數(shù)據(jù)的目的，甚至于是在光盤1的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的狀態(tài)，從而實現(xiàn)了快速讀寫。
還應該理解，除上述應用到CD重放機的例子外，本發(fā)明能夠很合適地應用到設計為從MD、CD-ROM等等重放數(shù)據(jù)用的任何其他光盤重放機。
按照本發(fā)明，如上所述，VCO(振蕩器裝置)的輸出頻率是響應于光盤的速度控制信號而受控的，同時振蕩器的輸出是作為系統(tǒng)時鐘信號被加到信號處理器上的，光盤轉(zhuǎn)速是根據(jù)振蕩器輸出與基準時鐘信號之間的相位差控制的，因此系統(tǒng)時鐘信號是以速度控制信號變?yōu)榱愕姆绞阶兓?。因此，當重放模式?倍速度轉(zhuǎn)換到2倍速度或反之，即使在轉(zhuǎn)速的瞬變期間主軸伺服系統(tǒng)也可以被鎖定，從而甚至在那個期間，數(shù)據(jù)也能從光盤上正確地被讀出。
因此，在防振光盤重放機中，僅當由某些外部干擾諸如振動引起的軌跡跳躍出現(xiàn)時，它的重放模式才轉(zhuǎn)換到2倍速度，和重放數(shù)據(jù)注入大容量存儲器的快速操作是立即執(zhí)行的，而正常的1倍速度是在任何其他時間選擇的，所以在這種光盤重放機中功耗大大地減少了，可以精確保持重放數(shù)據(jù)的連續(xù)性，盡管出現(xiàn)任何軌跡跳躍。
另外，主軸伺服系統(tǒng)被保持為無未鎖定狀態(tài)，甚至在轉(zhuǎn)速瞬變期間重放數(shù)據(jù)可以存儲在大容量存儲器中。因此，不需要使用一個特別大存儲容量的特別的大容量存儲器，一個低成本的存儲器足夠滿足要求，最后實現(xiàn)了節(jié)約防振光盤重放機的制造成本。
在本發(fā)明中，其中VCO的振蕩輸出和基準時鐘信號是以可變分頻比分別予以分頻的，光盤的轉(zhuǎn)速是根據(jù)分頻輸出之間的相位差控制的，從而，通過適當設置適合的分頻比，數(shù)據(jù)重放的速度可被設置為1倍、2倍和更高的速度。
還有，在本發(fā)明中，其中提供的選擇器裝置用于選擇或者VCO的振蕩輸出，或者基準時鐘信號，首先選擇的VCO輸出用于光盤轉(zhuǎn)速的粗控制，接著在達到要求的預置速度的光盤轉(zhuǎn)速后選擇基準時鐘信號，因此，實現(xiàn)與D-A變換器的信號相同步，從而得到?jīng)]有抖動和顫動的滿意的音頻輸出。
權(quán)利要求
1.一種光盤重放機，該重放機具有用于控制光盤轉(zhuǎn)速的第一伺服裝置和用于控制從光盤讀記錄的數(shù)據(jù)的光拾取頭操作的第二伺服裝置，其中以第一數(shù)據(jù)速率從光盤中讀出數(shù)據(jù)，然后存入大容量存儲器，在存入數(shù)據(jù)的同時以低于第一數(shù)據(jù)速率的第二數(shù)據(jù)速率從所述大容量存儲器中讀出數(shù)據(jù)，上述光盤重放機還包括存儲器控制裝置，用于監(jiān)視所述大容量存儲器所存的數(shù)據(jù)量和當數(shù)據(jù)量超過第一預定值時輸出一個第一控制信號，或當數(shù)據(jù)量變得小于低于所述第一預定值的第二預定值時輸出第二控制信號；和伺服控制裝置，用于響應于所述第一控制信號關(guān)斷所述第一和第二伺服裝置，或響應于所述第二控制信號接通所述第一和第二伺服裝置。
2.一種用于光盤重放機的轉(zhuǎn)速伺服電路，該重放機具有用于存儲從光盤讀出的數(shù)據(jù)的大容量存儲器，和存儲器控制裝置，用于監(jiān)視存入所述大容量存儲器的數(shù)據(jù)量和當數(shù)據(jù)量超過一個預定的值時輸出一個溢出信號，所述轉(zhuǎn)速伺服電路的作用是以這樣一種方式控制光盤的轉(zhuǎn)速，即光盤通常以低速模式驅(qū)動，但當出現(xiàn)軌跡跳躍時以高速模式驅(qū)動，然后當所述溢出信號輸出時，重新以低速模式驅(qū)動，所述轉(zhuǎn)速伺服電路包括時鐘發(fā)生裝置，用于發(fā)生預定頻率的第一時鐘信號；分頻器裝置，用于以預定的固定分頻比對所述第一時鐘信號進行分頻，輸出第二時鐘信號；門控裝置，用于有選擇地在低速模式輸出所述第二時鐘信號，或在高速模式輸出所述第一時鐘信號；其中驅(qū)動光盤的操作是根據(jù)從所述門控裝置輸出的時鐘信號而受到控制的。
3.一種用于光盤重放機的轉(zhuǎn)速伺服電路，該電路具有第一伺服電路，用于檢測光盤轉(zhuǎn)速與其基準速度之間的速度差，和而后按照所檢測的速度差控制光盤的轉(zhuǎn)速，和具有二次環(huán)結(jié)構(gòu)的第二伺服電路，該二次環(huán)結(jié)構(gòu)包括一個相位環(huán)，用于檢測從光盤獲得的再生同步信號與基準同步信號之間的相位差，和而后按照檢測的相位差控制光盤的轉(zhuǎn)速，該二次環(huán)結(jié)構(gòu)還包括一個速度環(huán)，用于測量再生同步信號的周期，而后按照所測的周期控制光盤的轉(zhuǎn)速，其中由所述第二伺服電路的轉(zhuǎn)速控制是在由所述第一伺服電路的轉(zhuǎn)速控制完成以后執(zhí)行的，當在由光學拾取頭從光盤讀取所記錄的數(shù)據(jù)期間，所述相位環(huán)與所述速度環(huán)都閉合執(zhí)行轉(zhuǎn)速控制；其中，在搜索期間，在上述第二伺服電路關(guān)斷同時第一伺服電路接通的狀態(tài)下，所述光學拾取頭在光盤的徑向位移，和在上述光學拾取頭對應于一個預定數(shù)目軌跡的一定位移以后，在所述第一伺服電路關(guān)斷而僅所述第二伺服電路的速度環(huán)閉合的狀態(tài)下，從光盤讀出位置數(shù)據(jù)，而一系列這樣的操作被重復地執(zhí)行，直至所述光學拾取頭到達它們所要求的目標位置。
4.一種光盤重放機，包括信號處理裝置，用于處理從光盤獲得的重放信號，而后檢測光盤轉(zhuǎn)速與所要求轉(zhuǎn)速之間的相位差，和輸出一個對應于所檢測速度差的速度控制信號；振蕩裝置，用于向所述信號處理裝置提供一個作為系統(tǒng)時鐘信號的振蕩輸出，其中所述振蕩輸出的頻率是按照所述速度控制信號而改變的；和速度控制裝置，用于檢測所述振蕩輸出與基準時鐘信號之間的相位差，按照所檢測的相位差控制光盤的轉(zhuǎn)速。
5.按照權(quán)利要求4的光盤重放機，其特征在于上述速度控制裝置包括第一分頻器裝置，用于以可變分頻比分頻所述振蕩輸出的頻率；第二分頻裝置，用于以可變分頻比分頻所述基準時鐘信號；和相位比較器裝置，用于通過比較第一與第二分頻器兩個輸出彼此的相位，檢測所述兩個輸出相互的相位差。
6.按照權(quán)利要求4或5的光盤重放機，其特征在于還具有一個選擇裝置，用于選擇所述振蕩輸出或者所述基準時鐘信號，并將所選的一個信號作為系統(tǒng)時鐘信號饋送到所述信號處理裝置。
全文摘要
防振光盤重放機的伺服控制系統(tǒng)包括數(shù)字信號處理器，壓控振蕩器，基準時鐘發(fā)生器，時鐘模式轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制主軸馬達的相位比較器，和存儲數(shù)據(jù)的大容量存儲器，PLL的鎖相在搜索時在控制下被連通或關(guān)斷，縮短了搜索時間。時鐘信號頻率以按照轉(zhuǎn)速鎖定到PLL上的方式有選擇的改變，可降低功耗。存儲器用做數(shù)據(jù)緩沖器，伺服系統(tǒng)在從存儲器讀出數(shù)據(jù)時檢測存在和留在存儲器中數(shù)據(jù)的總量，以致在增強抗振的另一優(yōu)點的同時，減少功耗。
文檔編號G11B7/085GK1117183SQ94118649
公開日1996年2月21日 申請日期1994年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月7日
發(fā)明者清水目和年, 秋田守 申請人:索尼公司