CN1199903A - 光记录媒体的写入或读取设备 - Google Patents

Abstract

一种写或读具有记录或读取信息的数据光道的光记录媒体(AT)的设备。它包含扫描数据光道的扫描装置,发出根据存储在光记录媒体(AT)上的信息调制的信号(HF)的检测装置,及光道检测器(1),检测器(1)通过参考值传送器产生镜像信号(M)以指示扫描装置是否正在扫描数据光道或两光道间区域。本发明的装置能够形成可靠的镜像信号而无须高成本。参考值传送器(4)设计成自适应参考值传送器、镜像信号(M)作为输入变量馈送到其上。本发明可应用于CD、CD－ROM、CD－R、DVD等。

Description

光记录媒体的写入或读取设备

本发明涉及光记录媒体的写入或读取设备，该设备具有一个光道检测器，它产生一个镜像信号，指示数据光道或两个数据光道之间的区域是否正被扫描。

公知的设备配备有例如IC CXA1081M，见Bernd Rodekurt：“Erfolgreicher CD-播放机”[成功的CD播放机]，Franzis Verlag Munich，1994，具有一个光道检测器，光道检测器具有用来形成调制信号的上下包络的装置。这些包络之间的差别被形成，并通过比较器与参考值比较。如果差值位于参考值之下，那么镜像信号被设置为值“低”，否则为“高”。参考值是通过一个固定预定电路从包络之间的差值确定的。

该公知设备的缺陷在于确定镜像信号要求使用多个模拟组件，这些模拟组件受到容差的影响并因此不得不组装后相互调整。在该装置的常规操作，例如改变要被读写的光记录媒体的反射率，其偏心度等期间，产生的错误源仅能得到有限程度的补偿。

本发明的目的在于提出一种上述类型的设备，它能够形成可靠的镜像信号而无须高成本。

此目的通过以下措施实现，即将参考值传送器设计为自适应参考值传送器，镜像信号作为输入变量供给到该自适应参考值传送器。其优越性在于即使在常规操作期间参考值总是能够被作最佳调整。特别是，在光道跳越情况下，镜像信号理想地具有一个50∶50的“高”与“低”的比率，即H∶L比。但是，由于参考值的确定由所使用组件的性能决定，这仅能大致符合没有自适应参考值传送器的普通装置的情况。光记录媒体可以是盘的形式，如声频CD、DVD、CD-ROM、CD-R等，但是其他光记录媒体的形式也可以被有利地使用，例如带状的光记录媒体。数据光道通常被同心或螺旋地排列在盘状的记录媒体上，但是具有被中间区域分开的邻近光道的其他排列的记录媒体的使用也在本发明的范围内。在此情况下，随着两极化方向的旋转或以其他合适的方式，信息通常能够被作为明/暗信息实现。扫描装置可能是一个读取标题或写入标题、读取和写入标题的结合或仅仅是一个跟踪扫描装置。检测装置通常具有光电检测器，把光信号转换成电信号，电信号用于恢复信息信号和调整该装置，例如用于跟踪的目的。

本发明规定自适应参考值传送器具有用于形成一个内部参考值的装置，该装置的输出端被连接到输出参考值的数据整理(reduction)装置的输入端。在此情况下，规定内部参考值与镜像信号以合适的方式逻辑组合。其优越性在于镜像信号中的H∶L比与数值1的不希望的偏差通过与镜像信号逻辑组合的内部参考值校正，同时数据整理装置保证不是镜像信号的每一偏差导致参考值的变化。数据整理装置可以是，例如，一个除法器，它把内部参考值减小为，例如，原来的1/10。该减小也可以通过仅使用内部参考值的较高有效位实现；例如，在一个数字表达式中，包括m位的内部参考值的前n位，其中m＞n。

根据本发明的设备有利地包括单个包络检测器，调制信号被提供到该检测器的输入端，其输出端连接到一个比较器，另一方面，比较器被连接到参考值传送器并提供镜像信号。其优越性在于能够省去根据现有技术必需的第二包络检测器，尽管如此却产生例如根本不受盘震动造成的干扰影响的镜像信号。借助于本发明的自适应参考值传送器，能够省去上下包络的确定以及随后两个包络的比较。

本发明提供的包络检测器具有一个数字滤波器。如果输入值比先前出现在存储器中的值大，此滤波器存储其输入值，否则先前出现在存储器中的值被减小并重新送入存储器。其优越性在于实现最后峰值的慢衰减，并且当一个新峰值产生时，它代替初始值。数字滤波器输出的该值对应于输入信号的一个平滑上包络。

数字滤波器有利地具有一个乘法器或一个加法器。其优越性在于缩减存储器中的值的选择方案简单有效。简单地通过用一个小于1的值乘以存储器的值，或使用加法器，通过加上一个特定的负值，实现缩减操作。后一选择方案能够以一种特别简单的方式在数字滤波器中实现。

本发明进一步提供具有一个比较器单元的光道检测器，比较器单元通过输入信号与一个上、下阈值的比较形成镜像信号。如果输入信号落在下阈值之下，镜像信号被设为“低”，如果输入信号超过上阈值，镜像信号被设为“高”。其优越性在于镜像信号被作为输入信号与磁滞程度的一个函数形成，结果是镜像信号没有在有限区域内的值“高”和“低”之间来回跳越。磁滞区域能够被最佳地适应光记录媒体的装置或类似装置的相应状况，例如通过规定一个值，阈值被允许从一个给定的参考值偏离该值。以此方式避免的在有限区域内的前后跳越将会具有相反的效果，特别是在光道跳越的情况下，这是由于在此情况下镜像信号被用于对光道计数，并且因此，在特定情况下过大的光道数将被计算。在最简单的情况下，阈值形成装置是加法器和减法器，分别从参考值加减预定的磁滞值。在此情况下，预定值能够适应装置或光记录媒体的各状况。参考值可以从参考值表产生或，有利地，被自适应地确定。信号形成装置形成镜像信号，如果输入信号超过上阈值，其值被设为“L”，如果输入信号低于下阈值，其值被设为“H”。如果这些情况都没有出现，其值被接收并改变。实现这种类型的信号形成装置的一个简单选择方案在于RS触发器的使用。

根据本发明，自适应参考值传送器具有一个数字低通滤波器。其优越性在于DC电压成分和低频成分被累积，因而，一个改变的参考值是明显的。此参考值改变L∶H关系直到实现1∶1的比率。DC电压成分导致镜像信号L和H成分的不均匀分布，但是由于光道和间隙具有相同的宽度，它在光道跳越情况下理想地具有L∶H＝1的比率。

本发明进一步提供已经被送到模数转换器的调制信号，模数转换器仅数字化限定范围内的值。例如，可以是最大信号的70％和100％之间的范围。其优越性在于只有信号振幅的范围经过进一步处理，将要被读取的信息被包含在该范围内。位于此范围之外的值通常是由故障产生的，或被损害到如此大的程度，以致它们不能被进一步具体使用，并因此能够被忽略不考虑。由于模数转换器仅需覆盖输入值的一个较小范围，它能够提供给出相同复杂性的较高精确度的输出值，或者能够被更简单地建立而保持同样的精确度。

根据本发明，一个探伤仪被连接到模数转换器的输出端，其优越性在于此探测器能够被数字化设计，无须附加的模数转换器。

特别有利的是把探伤仪设计为一个二进制计数器，这是由于它能够通过简单构成的标准成分产生一个故障信号。在此情况下，在一个相对长的时间内从未高于最大值的50％的调制信号的特性被利用。否则出现一个故障。在此情况下，二进制计数器计算时钟信号，并由数字化调制信号的最高有效位设置为0，而且当可预定数量的时钟循环已经过去而其没有被再次设置为0时，输出一个故障消息。

一种用于改变特别是用于写入或读取光记录媒体的发明设备的一个操作参数“参考值”的方法被有利地在上述设备中使用。此方法使其能够省去相应设备的制造中标准值的设置，这是由于通过本发明的方法，参考值能够自适应地与改变的状态匹配。

在下面对优选实施例的描述中能够发现本发明的其他优越性，但是本发明不局限于优选实施例。在图中：

图1示出了本发明的装置的方框图；

图2示出了产生在本发明的设备中的一些重要信号；

图3示出了根据第一实施例的一个包络检测器的结构图；

图4示出了根据第二实施例的一个包络检测器的结构图；

图5示出了一个自适应参考值传送器的示意图；

图6示出了根据本发明的一个比较器单元的结构图；

图7示出了根据本发明的一个探伤仪的结构图。

图1示出了根据本发明的设备的方框图。在此情况下，来自该设备的检测装置并根据存储在光记录媒体上的信息调制的模拟信号HF被送到光道检测器1，光道检测器1发出镜像信号M和一个故障信号D。光道检测器1具有一个包络检测器2，其输出信号、包络信号HS被送到比较器单元3，它的输出信号是镜像信号M。比较器单元3的另一输入端被连接到自适应参考值传送器4的输出端，镜像信号M被提供到其输入端。光道检测器1另外设有一个探伤仪5，它根据输入信号产生故障信号D。在优选实施例中，光道检测器1在数字式基础上进行操作，因此模拟、调制的信号HF通过一个模数转换器6首先被数字化，并通过一个倒相器7被倒相。倒相器7也可能已经被指定给光道检测器1，但是，另一方面，同样能够交换模数转换器6和倒相器7的次序，在此情况下倒相器是一模拟组件。一旦调制信号HF已经被数字化并倒相，其被作为信号HFI传送到光道检测器1的输入端。因此，包络检测器2形成一个上包络，在比较器单元3中与自适应参考值传送器4输出的参考值R比较。比较器单元3产生镜像信号M，镜像信号M一方面被输出，另一方面，如果合适的话，被自适应参考值传送器4用于调整(adapt)参考值R。

图2示出了产生在本发明的设备中的一些重要信号。位于模数转换器6的值的范围内的被数字化和倒相的调制信号HFI是明显的。位于值a的这一范围以上或以下的所有值呈现值a范围的上限或下限值。值a的范围被选择使其包含实际产生的值。一个包络信号HS通过包络检测器2从倒相信号HFI产生。信号HS呈现信号HFI的值，如果后者的值大于信号HS的前一值，否则信号HS呈现一个下降特性。下面参考图3和4描述包络检测器2的优选实施例。包络信号HS与参考值R在比较器单元3中比较。如果包络信号HS低于下阈值S1，那么镜像信号M被设置为电平“高”，如果包络信号HS随后超过上阈值S2，那么镜像信号M被设置为“低”。相应的跃变分别产生在图2中的b和c点。如下进一步所述，上阈值S2和下阈值S1形成为参考值R的函数。后者如此顺序形成在自适应参考值传送器4中，即使得镜像信号M的高低相时间比在光道跳越情况下呈现值1。

图3示出了包络检测器2的第一实施例。其输入信号HFI是被模数转换器6数字化并被倒相器7倒相的调制信号HF。在此情况下，模数转换器6以时钟频率f1操作。在比较器8中，倒相信号HFI与包络信号HS、包络检测器2的输出信号比较。比较器8的输出信号控制一个2∶1选择器9。当比较器8输出一个指示信号HFI大于信号HS的信号时，选择器9施加有信号HFI的输入端被连接到选择器9的输出端。否则，选择器9的第二输入端连接到其输出端。选择器9的输出端被连接到寄存器10，寄存器10同样以频率f1计时，并且其输出的包络信号HS能够被拾取。包络信号HS被送到乘法器11的输入端，选择其乘法系数小于1。乘法器11的输出端被连接到选择器9的第二输入端。图3所示包络检测器2的操作方法如下：只要倒相信号HFI大于包络信号HS，倒相信号HFI的值被写入寄存器10并在下一时钟周期作为包络信号HS输出。否则，乘法器11输出的值被写入寄存器10并在下一时钟周期作为包络信号HS输出。由于乘法器的系数小于1，只要保持HFI＜HS的状况，包络信号HS的值随时间减小。

图4示出了一个简化的包络检测器2′。其大部分对应于参考图3描述的包络检测器2，因而这里仅描述与其相比不同的组件和功能。提供一个全加器12代替乘法器11。一方面，包络信号HS，另一方面，一个固定的、可预定的值，在此情况下为-1施加到其输入端。全加器12的输出端连接到选择器9的第二输入端，全加器12的进位C被馈送到寄存器10′。如果进位C＝0，寄存器10′的内容被擦掉，如果进位C＝1，寄存器10′的内容保持不变。由于全加器12接收位于输入端的常数-1，在二进制补码表达式中，仅当包络信号HS已经具有值0时，进位C为0。已经参考图4描述的包络检测器2′的形式，基于数字而比参考图3的描述更简单地进行了描述，但是尽管如此，提供一个合适的包络信号HS。

图5示出了一个自适应参考值传送器4的示意图。在此情况下，并行传送多于一位的数据线在图5和6中通过一划和并行传送位数的细节示出。镜像信号M被送到2∶1选择器13，如果镜像信号具有一个“高”电平，选择器13发出一个信号-1，如果镜像信号具有一个“低”电平，选择器13发出一个信号+1。选择器13的输出信号由两位组成；依次，在二进制补码表达式中，值-1对应于二进制数11D，值+1对应于二进制数01D。选择器13的输出端被连接到一个以频率f2计时的数字触发器14。数字触发器14输出端被连接到加法器15输入端，加法器15处理10位表达式的值。因此，在数字触发器14和加法器15之间插入一个符号扩展，在符号扩展中，2位表达式的较高有效位MSB被传送到10位表达式的9个较高有效位，2位表达式的最低有效位LSB也被采纳，作为10位表达式的LSB。加法器15的进位输入总是被设置为值0，同时进位输出没有什么作用。加法器15的输出端被连接到限幅器16。

限幅器16把出现在其输入端的10位表达式值限制到9位表达式值。由于9位二进制补码表达式的值在十进制表达式中能够分布于从-512到+511的范围，位于此范围外的输入值通过限幅器16被作为-512或+511输出。

限幅器16的输出被连接到以频率f2计时的数字触发器17的输入端。内部参考值RI出现在数字触发器17的输出端。数字触发器17的输出端一方面经符号扩展到10位，连接到加法器15的第二输入端，另一方面，连接到数据整理装置18的输入端。后者仅输出内部参考值R1的6个较高有效位作为参考值R。内部参考值RI在加法器15中因此增加或减小数值1，作为镜像信号M的值的函数，在限幅器中限定到一个最大值并作为当前内部参考值RI在下一时钟循环被数字触发器17输出。由于参考值R仅包括内部参考值RI的6个较高有效位，值RI的轻微波动不会导致参考值R的波动。如果在较长的时期内平均时镜像信号M中H∶L比偏离值1，参考值R被修改。在优选实施例中，自适应参考值传送器4被规定为一简单低通滤波器，由于此低通滤波器的增益系数1/8而实现缩减到6位。

时钟频率f1＝8.4672MHz是HF信号即数据信号被处理的频率。由于镜像信号M在约20MHz的范围内具有一个最大频率，为了保持组件的成本低，特别是数字滤波器的成本低，实际选择用于处理镜像信号M的频率低于f1。在优选实施例中，因此选择频率f2＝44.1kHz。

参考值R通过自适应参考值传送器4这样被调整，即达到镜像信号M中50％占空度，即比率H∶L＝1。由于光道宽度和光记录媒体两光道之间的区域宽度相同或至少实际上相同，镜像信号M在光道跳越操作期间理想地具有这种类型的特性。如果不是这种情况，那么或者镜像信号为“高”的时期变得比镜像信号为“低”的时期长，或者反之亦然。那么自适应参考值传送器4具有累积DC电压分量和低频分量的一阶低通滤波器。低频分量来自于例如记录媒体的竖直倾斜、从记录媒体反射的光的强度的改变、或记录媒体的偏心。

图6示出了根据本发明的比较器单元3。通过8位值的三个引导位，参考值R被从6位扩展到8位，8位值呈现6位值的最高有效位的值。参考值R的扩展值被送到第一加法器19和第二加法器20。确定两个阈值S1、S2的分离的一个磁滞值由参考值R确定，在优选实施例中被规定为6位数字值。通过增补都被设置为0的两个最高有效位，其被扩展到8位值。然后磁滞值H被送到第一加法器19的第二输入端并经一个8位反相器21送到第二加法器20的第二输入端。值0被提供到第一加法器19的进位输入端，同时值1被提供到第二加法器20的进位输入端。从而，上阈值S2被在第一加法器19的输出端输出，下阈值S1被在第二加法器20的输出端输出。

为了从二进制补码表达式(-128到+127)到偏移二进制数表达式(0到255)，阈值S1和S2的MSB在传递到比较器23和22的各输入端B之前被反转。

上阈值S2被送至第一比较器22的第二输入端，下阈值S1被送至第二比较器23的第二输入端。包络信号HS被提供到比较器22和23的第一输入端。如果包络信号HS大于上阈值S2，第一比较器22发出一个信号“低”。如果包络信号HS小于下阈值S1第二比较器23发出一个信号“低”。比较器22和23的输出端被连接到以时钟频率f1计时的2位数字触发器24。触发器24的输出端被连接到RS触发器25的输入端。RS触发器25操作“有效低”，即，如果触发器24发出一个“低”信号到RS触发器的设置输入端，由S指示，那么其输出被设置为1。另一方面，如果一个“低”信号被提供到RS触发器25的复位输入端，由“R”指示，那么其输出端被设置为0。在所有其他情况中，最后有效输出值被保持。镜像信号M因此出现在RS触发器25的输出端。

图7的一个示意图，示出了根据本发明的探伤仪5。因此，在优选实施例中提供了进行四位操作的二进制计数器26。一个时钟频率f3被提供到时钟输入端CK，在优选实施例中其频率为f3＝88.2kHz。根据提供到时钟输入端CK的时钟信号的每一个上升沿，计数器增加一位。在此情况下，QA代表最低有效位，QD代表最高有效位。数字化的高频输入信号HF的最高有效位在这里表示为HF′，被提供到计数器26的复位输入端CLEAR。当输入信号HF′大于数字化范围的50％值时，计数器26被复位到0。只有二进制计数器26的QD输出端，换句话说，最高有效位，发出一个输出信号，即故障信号D。这意味着仅当在时钟频率f3的至少7个连续时钟循环中信号HF′的值已经低于最大值的50％时，故障信号D＝1被发出。选择记录在记录媒体上的信息的结构，使得50％以上的相应值明显更频繁地正常产生，从而7个连续时钟循环中的较低值是出现故障的事实的相对可靠的指示。为了实现一个合适的故障判断尺度，依据外部系数，例如选择模数转换器6数字化模拟输入信号HF的数字化范围，可能对从优选实施例中规定的值改变时钟频率f3和/或计数器26的位数有利。同样能够在输出端QC或计数器26的另一个输出端取出故障信号，如果合适，也通过计数器26的两个或多个输出的“与”或“或”的结合。

图7的下部示出了故障信号D如何以一个简单的方式扩展，从而其具有一个理想的最小时间长度。为此目的，故障信号D一方面被连接到一个4位可逆计数器27，也连接到一个“或”门28的负载输入端。如果值1出现在负载输入端L，那么一个预定的故障常数DC被装入可逆计数器27。只要可逆计数器27的至少一个寄存器A、B、C、D不是0，值1也出现在“借位”输出端B′，输出端B′被连接到一个“与”门29的一个输入端，时钟频率f3提供到它的另一输入端。“与”门29的输出被提供到可逆计数器27的时钟输入端CK。只要可逆计数器在其寄存器中具有一个不是0的数，向下计数操作被每一个时钟循环f3触发。如果计数器27已经到达值0，那么“借位”输出端B′也呈现值0，“与”门29被禁止。“或”门28发出一个扩展的故障信号D′，当故障信号D采取值D＝1并且后续的只要可逆计数器27的“借位”输出端B′不是0，故障信号D′具有值D′＝1。从而扩展的故障信号D′在一方面由故障常数DC确定另一方面由时钟信号f3确定的最小时间期间呈现值1。当没有或不足调制产生在一个规定时间期间的信号HF中时，故障信号D或扩展故障信号D′被发出。

在根据本发明的装置中，由于利用了一个非常精确的镜像信号，光道跳越的速度和精确度都被提高，尤其是，此信号用于计算越过的光道。

Claims (11)

1.一种用于写入或读取光记录媒体(AT)的设备，光记录媒体(AT)具有用于记录或读取信息的数据光道，该设备具有一个扫描装置，用于扫描数据光道，具有一个发出一个根据存储在光记录媒体上的信息调制的信号(HF)的检测装置，并具有一个光道检测器(1)，光道检测器(1)通过参考值传送器产生一个镜像信号，该镜像信号指示扫描装置是否正在扫描一个数据光道，其特征在于参考值传送器(4)是一个自适应参考值传送器，镜像信号(M)作为可变输入被送到该自适应参考值传送器。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于自适应参考值传送器(4)包括一个加法装置，镜像信号(M)和一个内部参考值被提供到加法装置的输入端，并且加法装置的输出端被连接到一个限幅器的输入端，在限幅器的输出端内部参考值被输出并且它被连接到一个数据整理装置的输入端，参考值在数据整理装置的输出端输出。

3.根据权利要求1和2的设备，其特征在于它包括一个单包络检测器(2)，调制信号(HF、HFI)被提供到其输入端，其输出端连接到一个比较器单元(3)，另一方面，比较器单元(3)被连接到自适应参考值传送器(4)，在自适应参考值传送器(4)的输出端能够拾取镜像信号(M)。

4.根据权利要求3的设备，其特征在于包络检测器(2)具有一个数字滤波器。

5.根据权利要求4的设备，其特征在于数字滤波器具有一个乘法器(11)或一个加法器(12)。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求的设备，其特征在于光道检测器(1)具有一个比较器单元(3)，比较器单元(3)具有阈值形成装置(19、20)，用于根据给定的参考值(R)形成一个上阈值和一个下阈值(S1、S2)，比较器单元(3)的相应输入信号(HS)被提供到阈值形成装置的第一输入端，相应的，上阈值和下阈值(S1、S2)被提供到阈值形成装置的第二输入端，和一个信号形成装置(24、25)，其输入端被连接到第一和第二比较器(22、23)的输出端，其输出端对应于镜像信号(M)。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求的设备，其特征在于自适应参考值传送器(4)具有一个数字低通滤波器(15、16、17)。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求的设备，其特征在于调制信号(HF)被送到一个模数转换器(6)，模数转换器(6)仅数字化调制信号(HF)的值的限定的范围，并且其输出端被连接到光道检测器(1)。

9.根据权利要求8的设备，其特征在于探伤仪(5)被连接到模数转换器(6)的输出端。

10.根据权利要求9的设备，其特征在于探伤仪(5)是一个二进制计数器。

11.用于改变写入或读取光记录媒体(AT)的设备的作为参考值的操作参数的方法，包括以下步骤：

-对一个输入信号(HF)进行模-数转换和倒相，

-获得的一个数字值(HFI)如果大于先前存储在存储器(10、10′)中的值，该值(HFI)被存储在一个存储器(10、10′)中，否则，通常出现在存储器(10、10′)中的值被缩减并被重新存储在存储器(10、10′)中，

-将出现在存储器(10、10′)中的值(HS)与一个上阈值和一个下阈值(S1、S2)比较；如果它超过上阈值(S2)，那么镜像信号(M)被设置为第一值“L”；如果它低于下阈值(S1)，那么镜像信号(M)被设置为第二值“H”；如果上述情况都不是，那么与先前时钟周期相比镜像信号(M)保持不变，

-如果镜像信号(M)呈现第一值“L”，一个现存的内部参考值(RI)被至少增加一位，如果镜像信号(M)呈现第二值“H”，现存的内部参考值(RI)被减少至少一位，

-以此方式获得的内部参考值(R1)被限制，使其大小不超过一个预定的量大值，

-预定数量的内部参考值(RI)的最高有效位被作为改变的操作参数“参考值”(R)输出。

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