DE19961440A1 - Gerät zum Lesen und/oder Schreiben optischer Aufzeichnungsträger - Google Patents
Gerät zum Lesen und/oder Schreiben optischer AufzeichnungsträgerInfo
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- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Lesen und/oder Schreiben optischer Aufzeichnungsträger (1), aufweisend einen optischen Abtaster (2) zum Abtasten des Aufzeichnungsträgers (1) mittels eines Lichtstrahls (3) und zum Erzeugen von Abtastsignalen (HF) aus dem reflektierten Strahl (3), einen Data-Slicer (5) zum Umwandeln eines vom optischen Abtaster (2) abgegebenen Abtastsignals (HF) in ein binäres Signal (HF''), einen Mittelwertbildner (6) zum Bilden eines Mittelwerts (M) aus dem Abtastsignal (HF, HF'') als Eingangssignal des Data-Slicers (5) und eine Steuereinheit (14) zum Ändern eines Parameters (T, OF) des Mittelwertbildners (6). DOLLAR A Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Gerät sowie ein geeignetes Verfahren dafür vorzuschlagen, bei denen der Mittelwert (M) auf Störungen beim Abtasten des Aufzeichnungsträgers adaptierbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Steuereinheit (14) eine Einheit (8, 10) zum Abgeben eines Vergleichswerts (S, HFN) und einen Vergleicher (7, 11) zum Vergleichen des Mittelwerts (M) mit diesem Vergleichswert (S, HFN) aufweist und bei Überschreiten oder Unterschreiten eine Änderung des Parameters (T, OF) auslöst.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Lesen
und/oder Schreiben optischer Aufzeichnungsträger, welches
einen optischen Abtaster aufweist, dessen Ausgangssignal
mittels eines Data-Slicers in ein geformtes Signal, auch
binäres Signal oder Rechteck-Signal genannt, gewandelt wird,
bevor die Daten dekodiert werden.
Ein derartiges Gerät ist aus der EP-A-800 163 bekannt. Bei
diesem Gerät wird aus dem Abtastsignal ein Mittelwert
gebildet, der als Eingangssignal des Data-Slicers dient.
Eine Steuereinheit dient dazu, die Zeitkonstante für die
Mittelwertbildung dann zu ändern, wenn eine starke Änderung
im analogen Abtastsignal auftritt, hervorgerufen durch
Grenzen unterschiedlicher Bereiche von Datenspuren auf dem
Aufzeichnungsträger. Als nachteilig an dem bekannten Gerät
ist anzusehen, daß eine Anpassung des Mittelwerts im Fall
eines Übergangs von einem Typ Datenbereich zu einem anderen
zwar schneller als ohne eine Änderung der Zeitkonstante
erfolgt, eine Anpassung des Mittelwerts allerdings auf diese
Art Übergang beschränkt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät sowie
ein geeignetes Verfahren vorzuschlagen, bei denen der
Mittelwert auch auf Störungen beim Abtasten des
Aufzeichnungsträgers adaptierbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den unabhängigen
Ansprüchen angegebenen Maßnahmen.
Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, daß die Steuereinheit
eine Einheit zum Abgeben eines Vergleichswerts aufweist
sowie einen Vergleicher zum Vergleichen des Mittelwerts mit
dem genannten Vergleichswert und bei Überschreiten oder
Unterschreiten des Vergleichswerts eine Änderung eines
Parameters des Mittelwertbildners ausgelöst wird. Dies hat
den Vorteil, daß keine Auswertung des reproduzierten Signals
erforderlich ist, welches erst aus dem vom Data-Slicer
abgegebenen binären Signal gebildet werden muß. Die
Auswertung eines bereits in einem wesentlich früheren
Verarbeitungsstadium verfügbaren Signals, des Mittelwerts,
führt zu einer schnelleren Reaktion des Systems und ist
nicht auf eine bestimmte Art Störung, wie beispielsweise den
Übergang von einem Typ Datenbereich auf einen anderen,
beschränkt. Der Vergleich des Mittelwerts mit geeignet
gewählten Vergleichswerten ermöglicht eine Detektion von und
eine Reaktion auf unterschiedliche Arten von Störungen. Das
vom Abtaster abgegebene Abtastsignal ist ein analoges, sich
kontinuierlich änderndes Signal, welches vom Data-Slicer
anhand des Mittelwerts in ein geformtes, binäres Signal
umgewandelt wird. Der Data-Slicer vergleicht dabei das
Abtastsignal mit dem Mittelwert. Wenn der Wert des
Abtastsignals größer ist als der Mittelwert, so nimmt das
binäre Signal einen Wert "high" ein, ansonsten nimmt es
einen Wert "low" ein.
Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß als
Vergleichswert ein Schwellwert fest vorgegeben ist und der
geänderte Parameter eine Zeitkonstante des
Mittelwertbildners ist. Diese wird reduziert, wenn der
Mittelwert den Schwellwert unterschreitet, sie wird erhöht,
wenn der Mittelwert den Schwellwert überschreitet. Bleibt
der Mittelwert oberhalb oder unterhalb des Schwellwerts, so
bleibt die Zeitkonstante ungeändert. Ein Vorteil dieser
Variante liegt darin, daß eine Detektion von nicht-lesbaren
Daten, hervorgerufen durch sogenannte Black-Dots,
Fingerprint oder andere ähnliche Störungen, die die
Amplitude des Ausgangssignals reduzieren, erfolgt. In einem
solchen Fall wird die Zeitkonstante reduziert, wodurch die
Anpassung des Mittelwerts schneller erfolgt als bei der
normalen, für den üblichen Auslesebetrieb geeigneten höheren
Zeitkonstante. Eine schnellere Anpassung des Mittelwerts hat
zwar im allgemeinen eine Erhöhung der Fehlerrate im
reproduzierten Signal zur Folge, aber im Fall eines starken
Abfalls des Mittelwerts, hervorgerufen durch Black Dot,
Fingerprint oder ähnliches, können ab einer bestimmten
Intensität ohnehin keine Daten mehr korrekt reproduziert
werden. Mit dem erfindungsgemäßen Gerät ist es aber nahezu
jederzeit möglich, einen korrekten Mittelwert zu bilden, der
dann auch am Ende der Störung ein schnelles korrektes
Erkennen von Daten ermöglicht. Vorhandene
Fehlerkorrekturmechanismen können dann bereits wesentlich
früher aus einem noch teilweise fehlerbehafteten binären
Signal eine korrekte Datenreproduktion durchführen, als dies
bei herkömmlichen Geräten der Fall ist, die zunächst am Ende
einer sich in der Amplitude des Ausgangssignals
niederschlagenden Störung langwierig einen korrekten
Mittelwert wiederfinden müssen. Vorteilhafterweise sind
mehrere Schwellwerte vorgesehen, die ein abgestuftes Ändern
der Zeitkonstante je nach Stärke des Einbruchs der Amplitude
des Ausgangssignals ermöglicht. Eine derart abgestimmte
Änderung ermöglicht es, bei nur geringfügigen Störungen noch
fehlerfrei zu lesen und erst bei starkem Einbruch von diesem
Kompromiß abzuweichen.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die Einheit
zum Abgeben eines Vergleichswerts eine Extrapolationseinheit
zum Bestimmen eines extrapolierten Nulldurchgangs des
Abtastsignals ist und als Vergleichssignal den Wert des
Abtastsignals am extrapolierten Nulldurchgang abgibt, wobei
der Vergleicher eine Änderung eines Offsetwerts für den
Mittelwert auslöst, wenn eine Differenz zwischen
Vergleichswert und Mittelwert vorliegt. Dies hat den
Vorteil, daß auf diese Weise auch ein Offset im Abtastsignal
ausgleichbar ist, der beispielsweise hervorgerufen wird
durch fehlerhaft zu große oder zu kleine Pit-
Datenmarkierungen des Aufzeichnungsträgers, das sogenannte
Over- oder Under-Etching.
Vorteilhafterweise ist dem Vergleicher eine Wiederholungs-
Prüf-Einheit nachgeordnet, die nur bei mehrfach
aufeinanderfolgenden gleichgerichteten Eingangssignalen ein
entsprechendes Ausgangssignal weitergibt. Dies hat den
Vorteil, daß keine sofortige Reaktion auf fehlerhafte,
aufgrund anderweitiger Störungen vorgetäuschte Abweichungen
erfolgt, sondern erst dann reagiert wird, wenn mehrfache
Wiederholungen gleichgerichteter Signale ein tatsächliches
Vorliegen eines Änderungsbedarfs bestätigen. Auf diese Weise
wird auch vermieden, daß ständig entgegengesetzte Änderungen
vorgenommen werden, was beispielsweise im Fall eines um
einen konstanten Wert leicht schwankenden Mittelwerts der
Fall sein kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß dem optischen Abtaster
ein Analog-Digital-Wandler nachgeordnet ist. Dies hat den
Vorteil, daß alle nachgeordneten Elemente des Geräts auf
digitaler Basis arbeiten und somit kostengünstig und
flexibel herstellbar sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin,
daß digitale Bauteile schneller auf Parameteränderungen
reagieren können als analoge und somit eine schnellere
Anpassung des Mittelwerts ermöglicht ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bilden eines Mittelwerts
für einen Data-Slicer eines Geräts zum Lesen lauflängen
kodierter Daten, besteht darin, daß ein Eingangssignal mit
einer bestimmten Zeitkonstante integriert wird, das
integrierte Signal tiefpaßgefiltert wird und das
tiefpaßgefilterte Signal sowohl als Mittelwert ausgegeben
als auch anhand eines Schwellwerts geprüft wird. Liegt dabei
der Wert des tiefpaßgefilterten Signals oberhalb des
Schwellwerts, so wird eine erste Zeitkonstante eingestellt
beziehungsweise beibehalten, liegt der Wert darunter, so
wird eine zweite Zeitkonstante für die Integration
eingestellt bzw. beibehalten. Diese Schritte werden je Takt
oder in anderen, regelmäßigen Abständen durchgeführt. Dies
hat den Vorteil, daß dadurch ein schnelles Anpassen des
Integrators im Fall eines starken Abfalls des Mittelwerts
unter, oder eines starken Anstiegs über den Schwellwert
erreicht wird. Auf diese Weise wird immer ein optimaler Wert
für den Mittelwert erzielt, der dem Data-Slicer als
Eingangssignal zugeführt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Prüfung anhand mehrerer
Schwellwerte durchzuführen und je nachdem, zwischen welchen
Schwellwerten das tiefpaßgefilterte Signal liegt,
unterschiedliche Zeitkonstanten vorzusehen. Dies hat den
Vorteil, daß ein angepaßteres Reagieren auf Änderungen des
Werts des tiefpaßgefilterten Signals, also des Mittelwerts,
ermöglicht ist. Bei einem nur geringfügigen Abfall, bei dem
noch Daten reproduzierbar sind, wird nur ein geringfügig
schnelleres Anpassen des Mittelwerts durchgeführt, um die
Fehlerrate der reproduzierten Daten noch relativ gering zu
halten. Je nach Güte des Korrekturverfahrens und in
Abhängigkeit sonstiger Einflüsse ist in diesem Fall unter
Umständen sogar ein fehlerfreies Datensignal reproduzierbar.
Bei einem stärkeren Abfall wird eine höhere Fehlerrate
inkaufgenommen, um dennoch einen korrekten Mittelwert für
den Slicer bilden zu können. Auch bei einer derart erhöhten
Fehlerrate ist es in den meisten Fällen zumindest zeitweise
noch möglich, bestimmte Daten korrekt zu erkennen und damit
bestimmte Funktionen des Geräts noch aufrechtzuerhalten, was
ohne das Vorliegen eines korrekten Mittelwertes nicht mehr
möglich wäre. Beispielsweise können so gewisse
Steuerungsinformationen, Ort oder Zeit kennzeichnende Daten
oder ähnliche, noch erkannt werden.
Vorteilhafterweise wird als Mittelwert ein korrigiertes
tiefpaßgefiltertes Signal ausgegeben. Dies hat den Vorteil,
daß eine zusätzliche Korrektur des Mittelwerts, der sich
nicht im Abfall des Mittelwerts unter den Schwellwert zeigt,
ermöglicht ist. Dies erhöht die Qualität der
Datenreproduktion.
Vorteilhafterweise wird zur Korrektur des tiefpaßgefilterten
Signals ein Offsetwert addiert. Dies hat den Vorteil, daß
ein Ausgleich zum Beispiel eines durch Herstellung des
Aufzeichnungsträgers bedingten Offsets ermöglicht ist.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren besteht darin, daß
ein wahrscheinlicher Nulldurchgangspunkt eines
Ausgangssignals bestimmt wird, sowie der Wert des
Ausgangssignals an diesem Nulldurchgang, wobei dieser Wert
mit dem Mittelwert verglichen wird und bei positiver
Abweichung eine Erhöhung, bei negativer Abweichung eine
Erniedrigung des Mittelwerts erfolgt, während der Mittelwert
beibehalten wird, wenn keine Abweichung auftritt. Dies hat
den Vorteil, eine Offset-Korrektur der durch Abweichung der
Längen der Datenmarkierungen des Aufzeichnungsträgers,
beispielsweise hervorgerufen durch Fehler bei der
Produktion, zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise werden dabei die Werte des
Ausgangssignals für zumindest zwei aufeinanderfolgende
Nulldurchgänge mit dem Mittelwert verglichen und nur dann
eine Änderung des Mittelwerts vorgenommen, wenn alle oder
zumindest ein Großteil der Abweichungen gleichgerichtet
sind. Dies hat den Vorteil, daß Fehler, hervorgerufen durch
Ausreißer oder durch Schwankungen um einen im wesentlichen
konstanten Wert, vermieden werden. Als besonders vorteilhaft
hat es sich herausgestellt, zwei aufeinanderfolgende
Nulldurchgänge zu bewerten und nur dann eine Änderung
vorzunehmen, wenn beide Abweichungen positiv oder beide
negativ sind. Erst bei höheren Anzahlen in Betracht
gezogener Werte ist es sinnvoll, eine geringe Anzahl
Abweichungen, beispielsweise in der Größenordnung von 10%
bis 15%, zuzulassen.
Vorteilhafterweise werden die Änderungen der Zeitkonstanten
und die Änderungen des Offsetwerts gleichzeitig oder
aufeinanderfolgend, im wesentlichen parallel zueinander
durchgeführt. Dies hat den Vorteil, daß die Vorteile der
jeweiligen Varianten kombiniert werden.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, das Eingangssignal
zunächst einer Analog-Digital-Wandlung zu unterziehen und
die Folgeschritte auf digitaler Basis auszuführen. Dies hat
den Vorteil, daß das gesamte Verfahren auf digitaler Basis
erfolgt. Eine Änderung der Parameter auf digitaler Basis ist
einfach und schneller durchführbar als dies auf analoger
Basis der Fall ist. Es wird somit eine insgesamt schnellere
Anpassung des Mittelwerts und eine geringere Fehlerrate im
binären Signal und damit in den reproduzierten Daten
erreicht.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels angegeben. Es
versteht sich, daß auch weitere, hier nicht ausdrücklich
angegebene Kombinationen erfindungsgemäßer Merkmale sowie im
Können des Fachmanns liegende Weiterbildungen und
Ausgestaltungen ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen.
Es zeigen:
Fig. 1 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Geräts;
Fig. 2 schematischer Verlauf von Ausgangssignal und
Mittelwert;
Fig. 3 Verlauf von Ausgangssignal und Mittelwert bei
positivem Offset;
Fig. 4 Verlauf von Ausgangssignal und Mittelwert bei
negativem Offset;
Fig. 5 Mittelwertbildner eines erfindungsgemäßen Geräts;
Fig. 6 Offsetwert-Generator eines erfindungsgemäßen
Geräts;
In Fig. 1 sind erfindungswesentliche Elemente eines
erfindungsgemäßen Geräts schematisch dargestellt. Ein
optischer Aufzeichnungsträger 1, beispielsweise eine CD oder
eine DVD, wird vom optischen Abtaster 2 mittels eines
Abtaststrahls 3 abgetastet. Das vom Aufzeichnungsträger 1
reflektierte Licht wird auf bekannte Weise detektiert und in
ein oder mehrere analoge elektrische Signale umgewandelt.
Vereinfacht ist hier ein elektrisches Ausgangssignal HF
angegeben, welches vom optischen Abtaster 2 an einen Analog-
Digital-Wandler 4 weitergegeben wird. Das digitalisierte
Ausgangssignal HF' wird einem Data-Slicer 5 zugeführt. An
einem zweiten Eingang des Data-Slicers 5 liegt ein
Mittelwert M an. Der Data-Slicer 5 gibt ein geformtes
Ausgangssignal HF" ab, welches einen Wert "high" annimmt,
wenn das digitalisierte Ausgangssignal NE' einen größeren
Wert als der Mittelwert M annimmt, und welches einen Wert
"low" einnimmt, wenn der Wert des digitalisierten
Ausgangssignals HF' kleiner als der Mittelwert M ist.
Das geformte Ausgangssignal HF", welches auch als binäres
Signal oder Rechteck-Signal bezeichnet wird, wird zum einen
an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergegeben,
welche daraus die auf dem optischen Aufzeichnungsträger 1
kodiert aufgezeichneten Daten zurückgewinnt. Zum anderen
wird gemäß einer Variante das geformte Ausgangssignal HF"
einem Mittelwertbildner 6 zugeführt. Dies ist gestrichelt
dargestellt. Das Eingangssignal des Mittelwertbildners 6 ist
aber vorzugsweise das digitalisierte Ausgangssignal HF'.
Gemäß einer Variante der Erfindung ist hier aber auch die
Verwendung des geformten Ausgangssignals HF" möglich. Der
Mittelwertbildner 6 bildet einen zeitlichen Mittelwert M
seines Eingangssignals. Der Mittelwert M wird zum einen dem
Data-Slicer 5 zugeführt, zum anderen einem Vergleicher 7.
Dem Vergleicher 7 wird als Vergleichswert ein Schwellwert S
zugeführt, der von einer Einheit 8 abgegeben wird. Die
Einheit 8 ist als Speicher ausgebildet, der einen oder
mehrere Schwellwerte 5 an den Vergleicher 7 weitergibt. Je
nachdem, in welchem der von dem einen bzw. den mehreren
Schwellwerten S definierten Wertebereiche der Mittelwert M
liegt, gibt der Vergleicher 7 ein Auslösesignal A an einen
Zeitkonstanten-Generator 9 ab. Dieser gibt in Abhängigkeit
vom Auslösesignal A dem Mittelwertbildner 6 eine
Zeitkonstante T vor.
Das digitalisierte Ausgangssignal HF' wird weiterhin einer
Extrapolationseinheit 10 zugeführt, die aus diesem Signal
die wahrscheinliche Lage eines Nulldurchgangs des Signals
sowie den Wert des digitalen Ausgangssignals HF' an diesem
Nulldurchgang bestimmt. Dieser Wert HFN wird einem
Vergleicher 11 zugeführt. Die Extrapolationseinheit 10 führt
beispielsweise eine lineare oder höhere Extrapolation der
einzelnen digitalisierten Werte des digitalisierten
Ausgangssignal HF' durch und bestimmt einen Wendepunkt des
so digitalisierten Signals. Dieser sollte in etwa dem
Nulldurchgangspunkt entsprechen. Eine andere Möglichkeit,
den wahrscheinlichen Nulldurchgangspunkt zu bestimmen, liegt
darin, einen sogenannten Maximum-Likelihood-Detektor zu
verwenden. Derartige Detektoren sind dem Fachmann bekannt
und werden daher hier nicht näher beschrieben.
Der Vergleicher 11 vergleicht den Wert HFN des
Ausgangssignals am Nulldurchgang mit dem Mittelwert M und
gibt ein Auslösesignal A' ab, wenn eine Abweichung vorliegt.
Das Auslösesignal A' wird einer Wiederholungs-Prüfungs-
Einheit 12 zugeführt, welche zwei oder mehrere
aufeinanderfolgende Auslösesignale A' dahingehend bewertet,
ob sie gleiches Vorzeichen haben oder nicht. Haben sie
gleiches Vorzeichen, sind sie also konsistent, so gibt die
Wiederholungs-Prüfungs-Einheit 12 ein Auslösesignal A" an
einen Offsetwert-Generator 13 ab. Dieser generiert aus dem
Auslösesignal A" einen Offsetwert OF, der dem
Mittelwertbildner 6 zugeführt wird.
Der Mittelwertbildner 6 bildet den Mittelwert M in
Abhängigkeit der Parameter Zeitkonstante T und Offsetwert
OF, die ihm von der Steuereinheit 14, die die zuvor
beschriebenen Elemente 7 bis 13 aufweist, zugeführt werden.
In Abhängigkeit von der Zeitkonstante T reagiert der
Mittelwertbildner 6 mehr oder weniger träge auf Änderungen
in seinem Eingangssignal HF". In Abhängigkeit vom Offsetwert
OF wird der zunächst bestimmte Mittelwert noch um den
Offsetwert korrigiert, bevor er als Mittelwert M ausgegeben
wird. Der aus den Elementen 7 bis 9 gebildete Zweig und der
aus den Elementen 10 bis 13 gebildete Zweig der
Steuereinheit 14 stellt auch unabhängig vom jeweils anderen
Zweig eine erfindungsgemäße Lösung dar. Beide Lösungen sind
hier in Kombination abgebildet.
Fig. 2 zeigt schematisch den Verlauf von Ausgangssignal HF
und Mittelwert M. Dabei ist auf der waagerechten Achse die
Zeit t aufgetragen, während auf der senkrechten Achse die
Amplitude der jeweiligen Signale aufgetragen ist. Im rechten
Teil der Fig. 2 ist das hochfrequente Ausgangssignal HF
angedeutet. Es handelt sich hierbei nicht um eine
maßstäbliche Abbildung. Im größten Teil der Fig. 2 ist nur
die obere Einhüllende EHF des Ausgangssignals HF gezeichnet.
Man erkennt, daß der Mittelwert M etwa auf halber Höhe der
oberen Einhüllenden EHF liegt. Im äußerst linken und im
äußerst rechten Teil der Fig. 2 liegt der Mittelwert M
oberhalb eines ersten Schwellwerts S1. In diesem Bereich
werden Daten problemlos aus dem geformten Ausgangssignal HF"
detektiert. In diesem Bereich wird der Mittelwertbildner 6
mit einer Zeitkonstante T1 betrieben. Sinkt die Einhüllende
EHF ab, so nimmt auch der Mittelwert M ab. Liegt der
Mittelwert M zwischen dem ersten Schwellwert S1 und einem
zweiten Schwellwert S2, so wird der Mittelwertbildner 6 mit
einer kleineren Zeitkonstante T2 betrieben. Entsprechendes
gilt für die Wertebereiche zwischen zweitem Schwellwert S2
und drittem Schwellwert S3 beziehungsweise unterhalb S3 für
die Zeitkonstanten T3 und T4. Am Ende der Störung,
beispielsweise des Fingerprints oder anderer Verschmutzungen
der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, nimmt der
Mittelwert des Ausgangssignals HF wieder zu. Aufgrund der
kleinen Zeitkonstante T4, T3 bzw. T2, also der geringen
Trägheit des Mittelwertbildners 6, folgt der Mittelwert M
nahezu verzögerungsfrei dem Anstieg des tatsächlich
vorliegenden Mittelwerts. Im Bereich dieses Anstiegs ist es
nun bereits möglich, erste Daten korrekt zu lesen, da die
Fehlerrate so gering ist, daß die Fehlerkorrektur der nicht
dargestellten Auswerteeinheit die noch auftretenden Fehler
kompensieren kann. Das Wiederaufnehmen der Datenreproduktion
erfolgt mit einem erfindungsgemäßen Gerät bereits zu einem
früheren Zeitpunkt als mit einem Gerät gemäß dem Stand der
Technik.
Fig. 3 zeigt den Verlauf von Ausgangssignal HF und
Mittelwert M in gegenüber Fig. 2 starker zeitlicher Dehnung.
Der Mittelwert M ist der Einfachheit halber als im
dargestellten Ausschnitt konstant eingezeichnet. Der
tatsächliche Mittelwert M' des Ausgangssignals HF ist
gestrichelt eingezeichnet. Die einzelnen Werte des
digitalisierten Ausgangssignals HF' sind als Punkte
eingezeichnet, das analoge Ausgangssignal HF als
durchgezogene Linie. Man erkennt, daß etwa drei bis vier
Abtaststützstellen des digitalisierten Ausgangssignals HF'
pro dargestellter Halbwelle des Ausgangssignals HF
vorliegen. Es ist hier eine der kürzesten im Ausgangssignal
HF vorkommenden Halbwellen angegeben, ein sogenanntes 3-T-
Signal. In der Realität treten auch längere Halbwellen auf,
für die dann entsprechend mehr Stützstellen vorhanden sind.
Im Schnitt liegt also pro 1T des Takts, mit dem
Datenmarkierungen auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet
sind, etwa eine Stützstelle des digitalisierten
Ausgangssignals HF'. Die längeren Halbwellen weichen dabei
in der Realität stärker als die dargestellten von einer
sinus-ähnlichen Form ab, sie weisen einen längeren,
abgeflachten Bereich zwischen den für alle Längen etwa
ähnlich verlaufenden steigenden und fallenden Flanken auf.
Mittels der Extrapolationseinheit 10 wird der Zeitpunkt t1,
t2, t3 eines Nulldurchgangs bzw. der wahrscheinlichste
Zeitpunkt dafür bestimmt. Die Differenz D(t1) zwischen
Mittelwert M und dem Wert HF(t1) des Ausgangssignals HF am
Zeitpunkt t1 des Nulldurchgangs wird bestimmt und als
Auslösesignal A' der Wiederholungs-Prüfungs-Einheit 12
zugeführt. Diese prüft, ob auch die nächste entsprechend
gebildete Differenz D(t2) gleiches Vorzeichen wie die
Differenz D(t1) hat. Ist dies der Fall, so liegt ein Offset
des Mittelwerts M bezüglich des tatsächlichen Mittelwerts M'
vor. Als Auslösesignal A" werden beispielsweise die
Differenzen D(t1) und D(t2) dem Offsetwert-Generator 13
zugeführt, der daraus beispielsweise einen Mittelwert bildet
und als Offsetwert OF dem Mittelwertbildner zuführt. Mit der
nächsten Differenz D(t3) beginnt die nächste, von der
Wiederholungs-Prüfungs-Einheit 12 zu prüfende Zweiergruppe.
Fig. 4 zeigt den Verlauf von Ausgangssignal HF, Mittelwert M
und tatsächlichen Mittelwert M' entsprechend Fig. 3, aber
mit umgekehrtem Offset OF. Die Differenzen D(t4) und D(t5)
zu den Zeitpunkten t4 und t5 der Nulldurchgänge sind hier
jeweils negativ. Der Offsetwert OF wird somit mit
umgekehrtem Vorzeichen gebildet.
Fig. 5 zeigt einen Mittelwertbildner 6 eines
erfindungsgemäßen Geräts. Das Ausgangssignal HF passiert den
Analog-Digital-Wandler 4 und wird einem Integrator 15
zugeführt. Diesem wird als Parameter ein der Zeitkonstante
Tx entsprechender Faktor TIx zugeführt. Kurze Zeitkonstante
Tx bedeutet, daß der Integrator schnell reagiert, große
Zeitkonstante Tx bedeutet, daß er träge reagiert.
Dementsprechend nimmt TIx bei großer Zeitkonstante einen
kleinen, bei kleiner Zeitkonstante einen großen Wert an. Das
Ausgangssignal des Integrators 15 ist das integrierte
Ausgangssignal HFI, welches einem Tiefpaßfilter 16 zugeführt
wird. Dessen Ausgangssignal, der Mittelwert M, wird der
Steuereinheit 14, die hier teilweise dargestellt ist,
zugeführt, sowie einem Addierer 17, an dessen anderem
Eingang der Offsetwert OF anliegt, und dessen Ausgangssignal
der korrigierte Mittelwert M" ist.
Der Integrator 15 weist drei Register RI1, RI2, RI3, drei
Addierer AI1, AI2, AI3, einen Multiplizierer MI1 und einen
Negierer NI1 auf. Der Integrator 15 führt die Integration
des digitalisierten Ausgangssignals HF' mittels einer
numerischen Methode, der sogenannten Trapezmethode, durch.
Dabei gilt für den Wert Y(n), dem im Register RI3
gespeicherten Wert: Y(n) = Y(n-1) + TIx*(U(n) + U(n-1)). Dabei ist
Y(n-1) der vorhergehend im Register RI3 gespeicherte Wert,
der im Addierer AI3 zum Ausgangswert des Multiplizierers MI1
addiert wird. Dessen Faktoren sind zum einen der Faktor TIx
sowie die Summe U(n) und U(n-1) der Werte der Register RI1
und RI2. Der Inhalt des Registers RI3 wird vom Negierer NI1
negiert und dem Addierer AI1 zugeführt, an dessen anderem
Eingang das digitalisierte Ausgangssignal HF' anliegt. Über
die Variation des Faktors TIx wird die Trägheit
beziehungsweise die Reaktionsschnelle des Integrators 15
verändert.
Aufgrund der unterschiedlichen Längen der Datenmarkierungen,
die von 3T bis 14T reichen, und somit unterschiedlich langer
Halbwellen des Ausgangssignals HF, treten unterschiedlich
lange Integrationszeiten für aufeinanderfolgende positive
beziehungsweise negative Werte des Ausgangssignals HF auf.
Daher entstehen Fluktuationen im integrierten Signal HFI,
die vom Tiefpaßfilter 16 ausgeglättet werden. Der Fehler im
Mittelwert M und damit im Ausgangswert des Data-Slicers 5
wird somit reduziert. Das Tiefpaßfilter 16 weist einen
Teiler TT1 auf, der sein Eingangssignal durch acht teilt,
neun Register RT1 bis RT9, von denen acht in Reihe
geschaltet sind, einen Negierer NT1 und zwei Addierer AT1,
AT2.
Von der Steuereinheit 14 ist im rechten Teil der Vergleicher
7 eingezeichnet, der drei Vergleicher 71, 72, 73 und zwei
Und-Glieder A1, A2 aufweist. Im ersten Vergleicher 71 wird
der Mittelwert M mit dem ersten Schwellwert S1 verglichen.
Liegt der Mittelwert oberhalb des Schwellwerts 51, so wird
ein Signal an ein Und-Glied A3 abgegeben, andernfalls an das
Und-Glied A1. Im Vergleicher 72 wird der Mittelwert M mit
dem zweiten Schwellwert S2 verglichen, liegt er oberhalb
wird ein Signal an das Und-Glied A1 abgegeben, andernfalls
an das Und-Glied A2. Im dritten Vergleicher 73 wird der
Mittelwert M mit dem dritten Schwellwert S3 verglichen,
liegt er oberhalb, so wird ein Signal an das Und-Glied A2
abgegeben, andernfalls an ein Und-Glied A6. Die Vergleicher
71 bis 73 entnehmen die Schwellwerte S1 bis S3 einer Einheit
8. Das Ausgangssignal des Und-Glieds A1 wird einem Und-Glied
A4, dasjenige des Und-Glieds A2 einem Und-Glied A5
zugeführt. Die Und-Glieder A3 bis AG sind Teile des
Zeitkonstanten-Generators 9, dem weiterhin ein Oder-Glied O1
und vier Speicherelemente M1 bis M4 zugeordnet sind. In den
Speicherelementen M1 bis M4 sind die Faktoren TI1, TI2, TI3
und TI4 gespeichert. Je nachdem, in welchem Wertebereich
sich der Mittelwert M befindet, öffnet eines der Und-Glieder
A3 bis A6 und der entsprechende Faktor TIx wird über das
Oder-Glied O1 dem Integrator 15 zugeführt.
Fig. 6 zeigt einen Offsetwert-Generator 13 sowie mit diesem
in Zusammenhang stehende Gruppen eines erfindungsgemäßen
Geräts. Der Offsetwert-Generator 13 gibt den Offsetwert OF
an den Addierer 17 der Fig. 5 ab. Eingangssignal des
Offsetwert-Generators 13 ist das Auslösesignal A", welches
von der Wiederholungs-Prüfungs-Einheit 12 abgegeben wird.
Weiteres Eingangssignal des Offsetwert-Generators 13 ist ein
Signal NN, welches einen negativen Nulldurchgang anzeigt.
Das Signal NN wird von der Extrapolationseinheit 10
abgegeben, wenn ein negativer extrapolierter Nulldurchgang
vorliegt, also eine fallende Flanke. Bei einem positiven
Nulldurchgang, einer steigenden Flanke, gibt die
Extrapolationseinheit 10 ein Signal NP ab. Die Signale NP
beziehungsweise NN geben Und-Glieder A7, A8 frei, über die
der Wert HFN des Ausgangssignals am Nulldurchgang in ein
Register R1 beziehungsweise R2 eingeschrieben wird. Das
Vorhandensein zweier Register R1, R2 ermöglicht es später
der Wiederholungs-Prüfungs-Einheit 12 festzustellen, ob zwei
aufeinanderfolgende Werte gleiches Vorzeichen haben.
Insofern können die Register R1, R2 und die Und-Glieder A7,
A8 bereits als zumindest teilweise zur Wiederholungs-
Prüfungs-Einheit 12 zugeordnete Elemente angesehen werden.
Die Ausgangssignale der Register R1, R2 werden
Vergleicherelementen 111, 112 des Vergleichers 11 zugeführt.
Im Vergleicher 111, 112 wird das jeweils anliegende
Eingangssignal, das dem Wert HFN des Ausgangssignals am
Nulldurchgang entspricht, mit dem Mittelwert M verglichen.
Ist der Wert HFN größer als der Mittelwert M, so wird ein
Ausgang Y gesetzt, andernfalls ein Ausgang N. Die Ausgänge
der Vergleicherelemente 111, 112 sind mit Und-Gliedern A9,
A10 der Wiederholungs-Prüfungs-Einheit 12 derart verbunden,
daß das Und-Glied A9 gesetzt wird, wenn der Y-Ausgang beider
Vergleichselemente 111, 112 gesetzt ist und der Ausgang des
Und-Glieds 10 gesetzt wird, wenn die N-Ausgänge beider
Vergleichselemente 111, 112 gesetzt sind. Der Ausgang des
Und-Glieds 10 und der Ausgang des Und-Glieds 9 werden einem
Kombinierer 18 zugeführt, der beispielsweise ein Zwei-Bit-
Auslösesignal A" abgibt, dessen erstes Bit dem Zustand des
Und-Glieds A9 und dessen zweites Bit dem Zustand des Und-
Glieds A10 entspricht. Im Offsetwert-Generator 13 gibt ein
Multiplexer 19 einen positiven Wert, hier +1, aus, wenn A"
den binären Wert '10' annimmt, er gibt einen negativen Wert,
hier -1, aus, wenn A" den binären Wert '01' annimmt. Der
Ausgangswert des Multiplexers 19 wird einem Und-Glied A11
zugeführt, welches dann freigegeben wird, wenn zum einen ein
Signal NN anliegt, und zum anderen ein Enable-Signal EN. Der
Ausgangswert des Multiplexers 19 wird in diesem Fall über
ein weiteres Oder-Glied O2 einem Addierer 20 zugeführt. Am
anderen Eingang des Addierers 20 liegt der Offsetwert OF an,
der, je nach Ausgangssignal des Multiplexers 19, erhöht,
erniedrigt oder konstantgehalten und in ein Register R3
abgelegt wird.
Der Offsetwert OF wird weiterhin einem Vergleicher 21
zugeführt, der den Offsetwert OF mit einem oberen zulässigen
Offsetwert OFU eines Registers R4 und einem unteren
zulässigen Offsetwert OFL eines Registers R5 vergleicht.
Liegt der Offsetwert OF zwischen oberem und unterem
zulässigen Offsetwert OFU, OFL, so wird das Enable-Signal EN
gesetzt, andernfalls ist es Null. Auf diese Weise wird
verhindert, daß ein zu großer Offsetwert OF gebildet wird.
Die oberen und unteren Grenzwerte OFU und OFL sind so
gewählt, daß üblicherweise vorkommende, sinnvolle
Offsetwerte zulässig sind, während andere, üblicherweise auf
einer Fehlfunktion beruhende Offsetwerte nicht angenommen
werden. In einem solchen Fall gibt das Enable-Signal das
Und-Glied A12 frei, welches dann bei Vorliegen des Signals
NN einen standardmäßigen Offsetwert OFO aus einem Register
R6 abgibt. Gleichzeitig wird dafür gesorgt, was hier nicht
dargestellt ist, daß das Register R3 zurückgesetzt wird,
bevor die Addition im Addierer 20 durchgeführt wird, sodaß
tatsächlich der standardmäßige Offsetwert OFO beim nächsten
Takt ins Register R3 eingeschrieben wird. Üblicherweise
werden mehrere Taktzyklen benötigt, bis der Offsetwert OF
soweit korrigiert ist, daß er konstant bleibt. Je nach
gewünschter Einstellgeschwindigkeit, können die Werte, die
der Multiplexer 19 abgibt, größer oder kleiner gestuft
gewählt werden.
Claims (13)
1. Gerät zum Lesen und/oder Schreiben optischer
Aufzeichnungsträger (1) aufweisend einen optischen
Abtaster (2) zum Abtasten des Aufzeichnungsträgers (1)
mittels eines Lichtstrahls (3) und zum Erzeugen von
Abtastsignalen (HF) aus dem reflektierten Strahl (3),
einen Data-Slicer (5) zum Umwandeln eines vom optischen
Abtaster (2) abgegebenen Abtastsignals (HF) in ein
binäres Signal (HF"), einen Mittelwertbildner (6) zum
Bilden eines Mittelwerts (M) aus dem Abtastsignal (HF,
HF") als Eingangssignal des Data-Slicers (5) und eine
Steuereinheit (14) zum Ändern eines Parameters (T, OF)
des Mittelwertbildners (6), dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (14) eine Einheit (8, 10) zum Abgeben
eines Vergleichswerts (S, HFN) und einen Vergleicher (7,
11) zum Vergleichen des Mittelwerts (M) mit diesem
Vergleichswert (S, HFN) aufweist und bei Überschreiten
oder Unterschreiten eine Änderung des Parameters (T, OF)
auslöst.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Vergleichswert ein Schwellwert (S) fest vorgegeben ist
und als Parameter eine Zeitkonstante (T) des
Mittelwertbildners (6) geändert wird.
3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einheit zum Abgeben eines
Vergleichswerts eine Extrapolationseinheit (11) zum
Bestimmen eines extrapolierten Nulldurchgangs (t1 - t5)
des Abtastsignals (HF) ist und als Vergleichswert den
Wert (HFN) des Abtastsignals am extrapolierten
Nulldurchgang (t1 - t5) abgibt und der Vergleicher (11)
eine Änderung eines Offsetwerts (OF) für den
Mittelwertbildner (6) auslöst, wenn eine Differenz
zwischen Vergleichswert (HFN) und Mittelwert (M)
vorliegt.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Vergleicher (7, 11) eine
Wiederholungs-Prüfungs-Einheit (12) nachgeordnet ist, die
nur bei mehrfach aufeinanderfolgenden gleichgerichteten
Eingangssignalen (A, A') ein entsprechendes
Ausgangssignal (A") abgibt.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß dem optischen Abtaster (2) ein
Analog-Digital-Wandler (4) nachgeordnet ist.
6. Verfahren zum Bilden eines Mittelwerts (M) für einen
Data-Slicer (5) eines Geräts zum Lesen lauflängen
kodierter Daten, aufweisend die folgenden Schritte:
- - Integrieren eines Eingangssignals (HF') mit einer bestimmten Zeitkonstante (Tx, TIx)
- - Tiefpaßfiltern des integrierten Eingangssignals (HFI)
- - Prüfen des tiefpaßgefilterten Signals (M) anhand eines Schwellwerts (S1, S2, S3)
- - Ändern der Zeitkonstante (T, Tx, TIx) bei Über- oder Unterschreiten des Schwellwerts (S1, S2, S3)
- - Ausgeben des tiefpaßgefilterten Signals als Mittelwert (M)
7. Verfahren nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch folgenden
weiteren Schritt:
- - Prüfen anhand mehrerer Schwellwerte (S1, S2, S3) und Verwenden unterschiedlicher Zeitkonstanten (Tx, TIx) für unterschiedliche, durch einen Schwellwert (S1; S3) beziehungsweise zwei benachbarte Schwellwerte (S1, S2; S2, S3) definierte Wertebereiche.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß als Mittelwert (M) statt des tiefpaß
gefilterten Signals ein korrigiertes tiefpaßgefiltertes
Signal ausgegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Korrektur das tiefpaßgefilterte Signal (M) und ein
Offsetwert (OF) addiert werden.
10. Verfahren zum Bilden eines Mittelwerts (M) für einen
Data-Slicer (5) eines Geräts zum Lesen lauflängen
kodierter Daten, aufweisend die folgenden Schritte:
- - Bestimmen eines wahrscheinlichen Nulldurchgangs (t1 - t5) eines Ausgangssignals (HF, HF')
- - Bestimmen des Werts (HFN) des Ausgangssignals am wahrscheinlichen Nulldurchgang (t1 - t5)
- - Vergleichen dieses Werts (HFN) mit dem Mittelwert (M)
- - Erhöhen des Mittelwerts (M), wenn der Vergleich eine positive Abweichung ergibt
- - Vermindern des Mittelwerts (M), wenn der Vergleich eine negative Abweichung ergibt
- - Beibehalten des Mittelwerts (M), wenn keine Abweichung auftritt.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Werte des Ausgangssignals (HF, HF') für zumindest
zwei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge (t1 - t5) mit
dem Mittelwert (M) verglichen werden und nur dann eine
Änderung des Mittelwerts (M) vorgenommen wird, wenn eine
Mindestanzahl der Vergleichswerte (D(t1)) gleiches
Vorzeichen haben.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Änderung als Offsetwert (OF)
gemäß Anspruch 9 genutzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (HF) zunächst
analog-digital-gewandelt und die Folgeschritte auf
digitaler Basis ausgeführt werden.
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