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JP4666782B2 - 光ディスクの回転制御方式 - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、CD−R、CD−RW、CD−WO、MD、DVD等の光ディスクに対して情報を記録し、再生する光ディスク記録再生装置に関し、特に光ディスクを任意の線速度でアクセスするための光ディスクの回転制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、CDやMDへのデータ記録方式は、データの記憶容量を高めるためにCLV(線速度一定)制御による記録方式が採用されている。従って、データの再生時には、CDに対するヘッドのアクセス位置に応じてCDの回転速度を変える必要がある。図9は、従来のCLV方式における光ディスクの回転制御方式を説明するための図である。スピンドルモータ(SPM)102によって回転駆動される光ディスク101から光ピックアップ103を介して読み出された読出データはクロック再生器104に供給され、ここでクロック信号CKが再生される。再生クロック信号CKは、位相比較器105の一方の比較入力端に供給される。一方、基準クロック生成器106で生成された基準クロックCK0は、分周器107でN分周され、位相比較器105の他方の比較入力端に供給される。位相比較器105では、再生クロック信号CKとN分周された基準クロックCKnとが位相比較され、その位相差出力PCがフィルタ108及びSPMドライバ109を介してスピンドルモータ102にフィードバックされてスピンドルモータ102が回転制御される。
【0003】
この方式によれば、基準クロックCKnの周波数は一定であるから、光ディスク101に対するアクセス位置に拘わらず、再生クロック信号CKの周波数(再生データレート)が常に基準クロック信号CKnと等しい一定値となるように、スピンドル・サーボがかかる。このため、光ディスク101は、内周側では高速回転、外周側では低速回転となるようにCLV制御されて駆動される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光ディスク記録再生装置の記録・再生速度は、基準クロック信号DK0の周波数と分周器107の分周比によって決定される。2分周系クロックの場合、設定可能な記録・再生速度は、1倍速、2倍速、4倍速、8倍速、16倍速、…に制限される。また、2分周系のロウ・クロックと、3分周系のハイ・クロックとを組み合わせて、分周比切換を行う装置も知られているが、この場合には、3倍速、6倍速、12倍速、…等の速度設定が追加される。
【0005】
しかし、上述した光ディスクの回転制御方式では、例えばレーザの最大パワーによる限界、媒体品質による限界、転送速度等のシステム環境による限界等から、光ディスクに対する最高記録・再生速度が制限された場合、制限速度の範囲で最も速い速度を選択することができない。これを示したのが図10である。いま、光ディスクに対する最高記録・再生線速度が11.5倍速であるとすると、2分周系クロックと3分周系クロックとを組み合わせても、最高速度として8倍速しか選択することができない。このため、8倍速から11.5倍速までの領域は、記録・再生が可能であるにも拘わらず、使用できない領域となっていた。
【0006】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、任意の線速度でのアクセスを可能とし、これによりシステムのパフォーマンスを最大限に発揮させることができる光ディスクの回転制御方式を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第1の光ディスクの回転制御方法は、アクセスすべき光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、前記光ディスクをアクセスする際の目標となる線速度を設定する速度設定手段と、前記光ディスクから現在アクセスしている位置の時間情報を読み取り、読み取った時間情報の次の時間情報のアクセス位置で前記光ディスクの線速度が前記速度設定手段で設定された線速度となる前記光ディスクの回転数を設定回転数として算出する演算手段と、前記光ディスクの実際の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段で検出された実際の回転数が前記演算手段で算出された回転数となるように前記回転駆動手段を駆動制御するサーボ手段とを具備してなることを特徴とする。
【0008】
本発明に係る第2の光ディスクの回転制御方法は、データを線速度一定で記録すべき光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、前記光ディスクにデータを記録する際の目標となる線速度を設定する速度設定手段と、前記光ディスクから現在記録している位置の時間情報を読み取り、読み取った時間情報の次の時間情報の記録位置で前記光ディスクの線速度が前記速度設定手段で設定された線速度となる前記光ディスクの回転数を設定回転数として算出する演算手段と、前記光ディスクの実際の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段で検出された実際の回転数が前記演算手段で算出された回転数となるように前記回転駆動手段を駆動制御するサーボ手段とを具備してなることを特徴とする。
【0009】
本発明に係る第3の光ディスクの回転制御方法は、データが線速度一定で記録された光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、前記光ディスクからデータを再生する際の目標となる線速度を設定する速度設定手段と、前記光ディスクから現在再生している位置の時間情報を読み取り、読み取った時間情報の次の時間情報の再生位置で前記光ディスクの線速度が前記速度設定手段で設定された線速度となる前記光ディスクの回転数を設定回転数として算出する演算手段と、前記光ディスクの実際の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段で検出された実際の回転数が前記演算手段で算出された回転数となるように前記回転駆動手段を駆動制御するサーボ手段とを具備してなることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、半径位置検出手段によって検出されるか、又は予測された光ディスクの半径方向のアクセス位置で光ディスクの線速度が予め設定された線速度となる光ディスクの回転数を設定回転数として演算手段によって算出し、この算出された設定回転数と光ディスクの実際の回転数とを比較して、実際の回転数が設定回転数と一致するように回転駆動手段を駆動制御するようにしているので、線速度の目標値が、従来のように基本クロック信号の周波数と分周器の分周比とによって決定されるようなことがなく、任意の線速度を目標値として設定することが可能になる。これにより、システムの持つパフォーマンスが最大限に発揮される最高記録・再生線速度での光ディスクのアクセスも可能になる。
【0011】
なお、前記回転数検出手段は、例えば回転駆動手段の回転周波数を検出して回転周波数に応じた幅の周波数パルス信号を出力する周波数発生器とすることができ、また、算出手段は、例えば前記設定回転数に相当する周波数パルスのパルス幅を算出し、前記サーボ手段は、例えば周波数パルス信号のパルス幅を計測し、このパルス幅と演算手段からの設定回転数に相当するパルス幅とを比較して、両者の偏差を出力する比較器と、この比較器の出力をフィルタリングするフィルタと、このフィルタの出力によって回転駆動手段を駆動するドライバとを備えて構成することができる。
【0012】
また、半径位置検出手段は、例えば光ディスクから読み取られた時間情報から前記光ディスクのアクセス位置を検出するように構成することができる。この場合、時間情報の読み出しは間欠的となるので、1つの時間情報によって算出された設定回転数による回転制御の開始から、次の時間情報によって算出された設定回転数による回転制御の開始までは、CAV(回転数一定)制御が実行される。このため、光ディスクの半径方向位置に対する線速度のカーブは、微視的に見ると階段状になり、回転制御は擬似的なCLV制御となるが、ここではこのような擬似的なCLV制御も広くCLV制御の範疇に含めて取り扱う。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態について説明する。
図1は、この発明の好ましい実施形態に係る光ディスク記録再生装置の要部の構成を示すブロック図である。
光ディスク1は、例えばCD−R、CD−RW、CD−WO、MD、DVD等の記録再生可能なもので、CLV方式でデータが記録されるか、又は記録されたものである。この光ディスク1は、回転駆動手段であるスピンドルモータ(SPM)2によって回転駆動され、対向配置された光ピックアップ3によってデータが記録されるか、又は記録されたデータが読み出される。光ピックアップ3から読み出されたRF信号形態のデータは、読出ドライバ4によって増幅されたのちEFM/CIRC(Eight to Fourteen Modulation/Cross Interleaved Reed-Solomon Code)コーデック5に供給され、EFM復調、CIRC復号処理され、ディジタルデータとなって外部装置に出力される。読出ドライバ4の出力はクロック再生器6にも供給され、ここで読出クロック信号が再生されてEFM/CIRCコーデックの基準クロックとして供給されている。一方、外部装置から供給される記録すべきデータは、EFM/CIRCコーデック5によってCIRC符号化処理、サブコードデータ付加、EFM変調等の処理を経て、記録データとなったのち、ALPC(Automatic Laser Power Control)回路7に供給され、レーザパワー調整された記録信号となって記録ドライバ8を介して光ピックアップ3に供給される。光ピックアップ3は、レーザの書込みパワーによって光ディスク1上に記録ピットを形成する。記録の際には、光ディスク1からの反射光を読出ドライバ4を介してALPC回路7がモニタして、レーザパワーのコントロールを行う。また、光ディスク1に形成されたウォブルは、ウォブル検出器9によって検出され、このウォブル検出器9から出力されるウォブル信号からクロック発生器10が記録クロックを生成し、EFM/CIRCコーデック5に供給する。更に、ウォブル検出器9からのウォブル信号は、タイムコードデコーダ11にも供給され、ここでウォブル信号に含まれる絶対時間情報であるATIP(Absolute Time In Pregroove)タイムコードが検出される。このATIPタイムコードは、光ディスク1の半径方向のアクセス位置も示しており、これがコントローラ12に供給されている。
【0014】
コントローラ(MPU)12は、フィードサーボ回路13を介してフィードモータ14を制御して光ピックアップ3の光ディスク半径方向への位置を決定する。また、コントローラ12は、スピンドルサーボ回路15を介してスピンドルモータ2の回転制御を実行する。スピンドルモータ2には、その回転数に応じたパルス幅のFGパルスを出力する周波数発生器(FG)16が設けられており、この周波数発生器16からのFGパルスは、スピンドルサーボ回路15に供給されている。光ディスク1に対するアクセスの際の目標となる線速度は、速度設定器17によってコントローラ12に設定される。コントローラ12は、タイムコードデコーダ11でデコードされたATIPタイムコードから光ディスク1の半径方向の現在のアクセス位置を算出すると共に、算出されたアクセス位置で光ディスク1の線速度が、速度設定器17によって設定された目標線速度となる光ディスク1の回転数を算出し、この回転数でスピンドルモータ2を回転させたときに得られるべきFGパルスのパルス幅を示す情報を設定回転数としてスピンドルサーボ回路15に設定する。
【0015】
スピンドルサーボ回路15は、比較器21、フィルタ22及びSPGドライバ23により構成されている。比較器21は、コントローラ12からの設定回転数(FGパルス幅)と、周波数発生器17からのFGパルスとを比較して、その誤差をフィルタ22及びSPMドライバ23を介してスピンドルモータ2にフィードバックすることにより、スピンドルモータ2を回転制御する。
【0016】
比較器21は、例えば図2に示すように、参照クロック信号CKrを発生する参照クロック生成器31と、参照クロックCKrをFGパルスでゲートするゲート回路32と、このゲート回路32の出力をカウントするカウンタ33と、FGパルスの立上りでセットされ、参照クロック信号CKrの立上りでリセットされてカウンタ33のカウント値をリセットするRS−フリップフロップ回路34と、カウンタ33のカウント値とコントローラ12からの設定回転数との差分を誤差として出力する減算器35とを備えて構成されている。比較器1は、このような構成により、図3に示すように、周波数発生器17からのFGパルスのパルス幅内に収まる参照パルス信号CKrのパルス数をカウンタ33で計測し、コントローラ12から設定された設定回転数に対応するパルス数と比較し、両者の誤差信号を出力する。
【0017】
次に、このように構成された光ディスク記録再生装置の記録時における光ディスクの回転制御動作について説明する。図4は、この実施例における光ディスク1の半径方向のアクセス(記録)位置と回転数及び線速度の関係を示す図である。この実施形態における光ディスクの回転制御は、Partial CAV制御であり、記録が開始される光ディスク1の内周側では、スピンドルモータ2の回転数が、制御可能な最大回転数Nmに設定されるCAV制御が行われる。線速度が目標速度又は限界速度Vmに達するアクセス位置rmよりも外周の位置では、擬似CLV制御となる。
【0018】
図5は、コントローラ12の処理を示すフローチャートである。光ディスク1のプログラムエリアの最内周から記録が開始されるとすると、コントローラ12は、まず、スピンドルモータ2の回転数を回転開始時の回転数Nmに設定すべく、その回転数Nmに相当するパルスカウント数を比較器21に設定する(S1)。スピンドルモータ2に設けられた周波数発生器16に検出器として内蔵されているホール素子はスピンドルモータ2の回転周波数に対応する幅のFGパルス信号を発生する。比較器21は、周波数発生器16から受けたFGパルス幅内に収まる参照パルス信号CKrのパルス数を計測し、コントローラ12から設定されたパルス数と比較して、その誤差を出力する。誤差信号は、フィルタ22及びSPMドライバ23を介してスピンドルモータ2へ供給され、スピンドルモータ2の回転数を制御する。所望の回転数Nmになるとスピンドルサーボ15のCAV制御ループが閉成する。
【0019】
CLVの光ディスク1をCAV制御すると、図4(b)に示すように線速度は内周側から外周側に移動するにつれて増加する。線速度の増加は高速記録になることに相当し、高速記録になればなるほど記録レーザパワーが必要になる。しかし、レーザダイオード(LD)の出力には限界があり、限界を超えた場合、LD破壊につながるため、超えることは望ましくない。従って、最高記録速度には頭打ちがある。また、この他にもディスク品質やデータ転送速度などのシステム環境などによっても、最高記録速度は制限される。
【0020】
光ピックアップ3は、記録しながら光ディスク1上のATIPタイムコードを読み取る。このタイムコードは、タイムコードデコーダ11によって復号される。このタイムコードとしては、ウォブル信号の他に、プレピット、ファインクロックマーク等が利用できる。これらのタイムコードは、図6に示すように、フレーム単位で定義されており、フレームを読み取ったときにタイムコードデコーダ11でATIPタイムコードがデコードされる。ATIPタイムコードは、光ディスク1上の半径位置に対応しており、このタイムコードからそのコード位置に対応する光ディスク回転数を演算することができる。
【0021】
CAV回転制御によって記録を開始すると、やがて速度設定器17で設定された目標速度に達する。特に目標速度として最大速度が設定された場合には限界速度Vmに達する。以下の説明では、目標速度が限界速度Vmに設定された場合について説明するが、他の任意の目標速度の場合にも同様の動作となることは言うまでもない。図4(b)に示す限界速度Vmに達する半径位置rmのタイムコードは、制限された最高記録線速度、光ディスク1の基本線速度、トラックピッチからコントローラ12によって演算される(S2)。コントローラ12は、ATIPタイムコードを監視し(S3)、光ピックアップ3が限界位置に達したことを検出すると(S4)、それまでCAV制御のために設定されたパルス数を変更し、限界速度Vmによる擬似CLV制御に移行する。
【0022】
この擬似CLV制御においては、コントローラ12は、読み取られたATIPタイムコードからその半径位置での限界速度CLV制御を行った場合の回転数を算出し(S6)、その回転数に相当するパルスカウント数を比較器21に設定する(S7)。1フレーム過ぎると次のATIPタイムコードが読み取られる(S5)。コントローラ12は、同様にそのATIPタイムコードに相当する光ディスク1の半径位置での限界速度CLV制御を行った場合の回転数を算出し(S6)、その回転数に相当するパルスカウント数を比較器21に設定する(S7)。以後、ATIPタイムコードが1フレーム進む毎に、コントローラ12は回転数対応パルス数を比較器21に設定し(S5〜S6)、その回転数になるようにスピンドルモータ2を制御していく。これにより、非常に細かいCAV記録動作を連続的につないで擬似的なCLV制御記録を行うことができる。
【0023】
以上の制御を行うことにより、図7に示すように、従来使用できなかった線速度の領域でのアクセスが可能になり、システムの最大能力を発揮させることが可能になる。
【0024】
図8は、この発明の他の実施形態に係る光ディスクの回転制御方式を説明するための図である。なお、この実施形態においても、光ディスク記録再生装置の構成自体は図1と同様であるため、装置の構成については説明を割愛する。
先の実施形態では、コントローラ12は、読み取られたATIPタイムコードからその半径位置に対応するパルスカウント数を設定したが、この場合、1フレームのアクセス終了時点は、限界速度Vmを僅かに超えることになる。そこで、この実施例では、コントローラ12は、ATIPタイムコードが読み取られたら、次のフレームのATIPタイムコードの半径位置での限界速度CLV制御を行った場合の回転数に相当するパルスカウント数を比較器21に設定する。
【0025】
この実施例によれば、1フレームのアクセス終了時点で線速度が限界速度Vmに達するので、線速度が限界速度Vmを超えることがない。
【0026】
なお、この発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、光ディスクへのデータ記録時の光ディスクの回転制御について説明したが、CLV記録された光ディスクからのデータ再生時においても、同様の回転制御が可能である。
【0027】
また、上記各実施形態では、CAV制御のために、コントローラ12からの設定回転数と周波数発生器16からのFGパルスのパルス幅との周波数比較によりスピンドルモータ2にサーボをかけたが、コントローラ12で生成された目標値となるFGパルスと、実際のFGパルスとの位相比較によって位相誤差を求め、この位相誤差に基づいてスピンドルモータ2にサーボをかけるようにしても良い。更に、周波数と位相の両方を比較して誤差信号を得るようにすれば、制御精度はより向上する。
【0028】
また、上記各実施形態では、光ディスク1の内周側ではCAV制御となるPartialCAV方式にこの発明を適用したが、スピンドルモータの回転能力や目標線速度の値によっては、プログラム領域の最初(最内周側)から上述した擬似CLV制御を行うようにしても良い。
【0029】
更に、上記実施形態では、ウォブル信号からデコードされたATIPタイムコードという絶対時間情報に基づいて、コントローラ12が光ディスクの半径方向のアクセス位置を検出したが、このようなアドレス情報に限らず、精度が許されるのであれば、半径位置検出手段として、光ピックアップのフィード方向の位置を検出する外部リニアスケーラを用いても良い。更に、光ディスクの半径方向のアクセス位置は、検出によらずに、例えばコントローラ12が記録又は再生時間に応じて光ピックアップのアクセス位置を予測するようにしても良い。また、上記実施例では、回転数を1フレーム毎に設定したが、回転数は2以上の数フレーム毎に設定するようにしても良い。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、アクセス位置で光ディスクの線速度が予め設定された線速度となる光ディスクの回転数を設定回転数として演算手段によって算出し、この算出された設定回転数と光ディスクの実際の回転数とを比較して、実際の回転数が設定回転数と一致するように回転駆動手段を駆動制御するようにしているので、線速度の目標値が、従来のように基本クロック信号の周波数と分周器の分周比とによって決定されるようなことがなく、任意の線速度を目標値として設定することが可能になる。これにより、システムの持つパフォーマンスが最大限に発揮される最高記録・再生線速度での光ディスクのアクセスも可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施形態に係る光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 同装置における比較器の構成例を示すブロック図である。
【図3】 同比較器の動作を説明するための図である。
【図4】 同装置による回転制御による光ディスクの半径位置と回転数及び線速度との関係を示すグラフである。
【図5】 同装置におけるコントローラの記録時の回転制御に関わる処理を示すフローチャートである。
【図6】 光ディスクのATIPタイムコードを説明するための図である。
【図7】 本発明の効果を説明するための光ディスクの半径位置と線速度との関係を示すグラフである。
【図8】 この発明の他の実施形態に係る光ディスクの回転制御方式による光ディスクの半径位置と回転数及び線速度との関係を示すグラフである。
【図9】 従来の光ディスクの回転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図10】 従来の光ディスク記録再生装置における光ディスクの半径位置と線速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1,101…光ディスク、2,102…スピンドルモータ実、3,103…光ピックアップ、4…読出ドライバ、5…EFM/CIRCエンコーダ、6,104…クロック再生器、7…ALPC回路、8…記録ドライバ、9…ウォブル検出器、10…クロック発生器、11…タイムコードデコーダ、12…コントローラ、13…フィードサーボ回路、14…フィードモータ、15…スピンドルサーボ回路、16…周波数発生器、17…速度設定器、21…比較器、22,108…フィルタ、23,109…SPMドライバ、106…基準クロック生成器、107…分周器。

Claims (4)

  1. データを線速度一定で記録すべき光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、
    前記光ディスクにデータを記録する際の目標となる線速度を設定する速度設定手段と、
    前記光ディスクから現在記録している位置の時間情報を読み取り、読み取った時間情報の次の時間情報の記録位置で前記光ディスクの線速度が前記速度設定手段で設定された線速度となる前記光ディスクの回転数を設定回転数として算出する演算手段と、
    前記光ディスクの実際の回転数を検出する回転数検出手段と、
    前記回転数検出手段で検出された実際の回転数が前記演算手段で算出された回転数となるように前記回転駆動手段を駆動制御するサーボ手段と
    を具備してなることを特徴とする光ディスクの回転制御方式。
  2. データが線速度一定で記録された光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、
    前記光ディスクからデータを再生する際の目標となる線速度を設定する速度設定手段と、
    前記光ディスクから現在再生している位置の時間情報を読み取り、読み取った時間情報の次の時間情報の再生位置で前記光ディスクの線速度が前記速度設定手段で設定された線速度となる前記光ディスクの回転数を設定回転数として算出する演算手段と、
    前記光ディスクの実際の回転数を検出する回転数検出手段と、
    前記回転数検出手段で検出された実際の回転数が前記演算手段で算出された回転数となるように前記回転駆動手段を駆動制御するサーボ手段と
    を具備してなることを特徴とする光ディスクの回転制御方式。
  3. 前記回転数検出手段は、前記回転駆動手段の回転周波数を検出して回転周波数に応じた幅の周波数パルス信号を出力する周波数発生器であり、
    前記演算手段は、前記設定回転数に相当する周波数パルスのパルス幅を算出し、
    前記サーボ手段は、前記周波数パルス信号のパルス幅を計測し、このパルス幅と前記演算手段からの設定回転数に相当するパルス幅とを比較して両者の偏差を出力する比較器と、この比較器の出力をフィルタリングするフィルタと、このフィルタの出力によって前記回転駆動手段を駆動するドライバとを備えたものである
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の光ディスクの回転制御方式。
  4. 前記速度設定手段は、前記光ディスクの品質による限界、レーザダイオード出力の限界及びデータ転送速度等のシステム環境による限界の少なくとも一つによって定められる最高アクセス速度倍率を目標となる線速度として設定可能であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の光ディスクの回転制御方式。
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