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Die
Erfindung betrifft die Steuerung von Vorrichtungen für den Zugriff
auf optische Speichermedien, speziell das Erkennen der Richtung
der Relativbewegung zwischen einem Abtaststrahl eines optischen
Abtasters und den Spuren eines optischen Speichermediums.
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Auf
vorbespielten optischen Speichermedien, sogenannten ROM-Medien wie
CD-ROM, DVD-ROM oder deren zukünftigen
Nachfolgern, oder auf bereits bespielten Medien, sogenannten R/RW-Medien
wie CD-R/RW, DVD+R/RW oder Nachfolgern kann durch Auswertung eines
Spurfehlersignals sowie der Einhüllenden
eines Datensignals die Richtung der relativen Bewegung zwischen
dem Spot des Abtaststrahls und den Spuren des Mediums detektiert
werden. Dazu wird ein Spurnulldurchgangs-Signal sowie ein Mirror-Zero-Cross-Signal durch
Komparatoren gebildet. Gemäss 6 wird das
Spurnulldurchgangs-Signal TZC durch Vergleich des Spurfehlersignals
TE mit Null erzeugt. Das Spurfehlersignal TE selbst kann auf verschiedene
Art wie beispielsweise mit der sogenannten Push-Pull-Methode, der
Differential Push-Pull-Methode oder der Drei-Strahl-Methode gebildet
werden. Das Spurnulldurchgangs-Signal TZC zeigt einen Wechsel oder eine
Flanke immer dann, wenn die Mitte der Informationsspur des Datenträgers, auch
Groove genannt, oder die Mitte des Bereichs zwischen zwei Spuren, auch
Land genannt, erreicht sind.
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Die
Verfahren des Standes der Technik beziehen sich oft darauf, dass
ein Kontrastunterschied zwischen Groove und Land besteht. Außerdem basieren
viele der vorbekannten Lösungen
darauf, dass entweder das optische Speichermedium bereits bespielt
ist oder das Abtastsystem mit drei Abtaststrahlen arbeitet.
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Ein
Verfahren zur Bildung des Mirror-Zero-Cross-Signals MZC nutzt aus,
dass die Modulation des Datensignals durch die auch als Pits bezeichneten
informationstragenden Vertiefungen auf Spurmitten am Größten ist
und die untere Einhüllende
des Datensignals dort einen geringen Wert entsprechend einem geringen
Reflexionfaktor zeigt. In der Mitte zwischen zwei Spuren ist dagegen
die Modulation durch die Pits klein und die untere Einhüllende hat dort
einen höheren
Wert entsprechend einem höheren
Reflexionsfaktor. Gemäß 6 und 18 wird, um
dies zu detektieren, aus dem aus der Summe aller Photodetektorsignale
gebildeten und DC-gekoppelten Datensignal HF durch Spitzenwertdetektion die
untere Einhüllende
HFE gebildet. Das Einhüllendensignal
HFE wird entweder direkt oder nach Durchlaufen eines Tiefpassfilters
einem Komparator 2103 zugeführt, der es mit einem Schwellwert
VC vergleicht und daraus das binäre
Mirror-Zero-Cross-Signal MZC erzeugt. Das Signaldiagramm der 6 zeigt
die Signale TE, HF, HFE, TZC und MZC sowie die dazugehörigen Zustände der
in 18 gezeigten Zustandslogik 2102 als Funktionen der
Zeit bei einem angenommenen gleichmäßigen Überqueren der Spuren.
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Das
Mirror-Zero-Cross-Signal MZC kann auch mit einem Tiefpassfilter
und einem Komparator gebildet werden. Hierzu wird das Summensignal
ausgewählter
Detektoren tiefpassgefiltert, um die hochfrequenten Signalanteile
der gespeicherten Information zu unterdrücken und ein der mittleren
Reflektivität
proportionales Signal, das sog. Mirror-Signal MIR, zu erhalten.
Die mittlere Reflekti vität
unterscheidet sich bei den genannten optischen Speichermedientypen
zwischen den beschriebenen Groove Spuren und den Land Bereichen
dazwischen. Ein Komparator vergleicht dann das Mirror-Signal MIR
mit einem Schwellwert und erzeugt so ein Mirror-Zero-Cross-Signal.
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Je
nach Bewegungsrichtung des Abtaststrahls relativ zu den Spuren des
Speichermediums ist eine Phasenverschiebung von +90° oder -90° zwischen
dem Spurnulldurchgangs-Signal
und dem Mirror-Zero-Cross-Signal gegeben, was einem Viertel der
Spurbreite entspricht. Aus den 6 und 7 lässt sich
entnehmen, in welcher Richtung sich der abtastende Strahl beziehungsweise
der Spot in Bezug auf die Oberfläche
des optischen Speichermediums bewegt. 7 zeigt
das Zustandsdiagramm der in 18 gezeigten
Zustandslogik 2102, durch die sich aus den Signalen TZC
und MZC die Bewegungsrichtung des Abtaststrahls ermitteln lässt. Ausgehend
von einem beliebig angenommenen Anfangszustand COND3, definiert
durch die Signalwerte TZC=0 und MZC=1, folgt entweder COND1 bei TZC=0
und MZC=0 oder COND2 bei TZC=1 und MZC=1. Der Übergang auf COND1 oder auf
COND2 zeigt eindeutig an, in welche Richtung sich der Abtaststrahl
relativ zu den Spuren bewegt.
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18 zeigt
auch als weitere mögliche
Variante, dass die Signale TZC und MZC auch durch ein D-Flip-Flop 2104 so
aufbereitet werden können,
dass mit einem Aufwärts-Abwärts-Zähler 2101 die überkreuzten
Spuren richtungsabhängig
gezählt
werden können.
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Um
ein Mirror-Zero-Cross-Signal wie oben beschrieben erzeugen zu können, muss
notwendigerweise ein Datensignal HF vorhanden sein, was bei vorbeschriebenen
ROM-Medien standardgemäss gegeben
ist. Viele der vorbekannten Lösungen
zum fehlerlosen Spurzählen
basieren also darauf, dass das optische Speichermedium bereits bespielt
sein muss. Bei ein- oder mehrmals beschreibbaren optischen Speichermedien
vom Typ "-R" oder "-RW" kann es aber unbeschriebene
Bereiche geben, bei deren Abtastung weder ein Datensignal noch eine zwischen
Groove und Land unterschiedliche Reflexion existiert. Das oben beschriebene
Verfahren zur Erzeugung des Mirror-Zero-Cross-Signals, und damit eine
Richtungsbestimmung basierend auf diesem Verfahren, lassen sich
in unbeschriebenen Bereichen daher nicht anwenden.
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Für die Richtungsbestimmung
in unbeschriebenen Bereichen sind Verfahren vorgeschlagen worden,
die auf einer Verwendung von Abtastsystemen mit mehr als einem Abtaststrahl
basieren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein richtungsabhängiges Spurzählen so
zu ermöglichen,
dass dazu einerseits nur ein Abtaststrahl benötigt wird, und andererseits
auch in unbeschriebenen Bereichen von optischen Speichermedien die
Bewegungsrichtung des Abtaststrahls relativ zu den Spuren des Mediums
erfasst werden kann.
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Erfindungsgemäß wird ein
Wobbel-Signal ermittelt, das den durch die Wobbelung der Spuren
hervorgerufenen Anteil des Spurfehlersignals beschreibt. Es wird
ausgenutzt, dass die Amplitude dieses Wobbel-Signals in Spurmitte
maximal und im Bereich zwischen zwei Spuren minimal ist. Damit liegt ein
Signal vor, das – ähnlich wie
das MZC-Signal der vorbekannten Verfahren – seine Maxima und Minima über dem
Abtastort nicht an denselben Stellen wie das Spurfehlersignal einnimmt.
Die resultierende Phasenverschiebung des Wobbel-Signals relativ zum
Spurfehlersignal zeigt dann die Bewegungsrichtung des Abtaststrahls
relativ zu den Spuren an. Dazu kann entweder ein dem Mirror-Zero-Cross-Signal
entsprechendes Signal erzeugt werden, oder aber ein Richtungssignal,
welches die Bewegungsrichtung eines Abtaststrahls relativ zu den
von ihm abgetasteten Spuren anzeigt. Voraussetzung für die Anwendung
der Erfindung ist, dass die Spuren des optischen Speichermediums
gegenüber
ihrer gedachten Mitte gewobbelt sind.
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Erfindungsgemäß wird zum
Ansteuern einer Spurzählvorrichtung
in einer Abtasteinheit für
optische Aufzeichnungsträger
ein Wobbel-Signal aus der Differenz einer unteren und einer oberen
Einhüllenden
eines mit einer ersten Grenzfrequenz Hochpass-gefilterten Spurfehlersignals
ermittelt; es wird ein Spurnulldurchgangs-Signal aus einem mit einer zweiten Grenzfrequenz
Tiefpass-gefilterten Spurfehlersignal ermittelt; das Wobbel-Signal
und das Spurnulldurchgangs-Signal werden gemeinsam dahingehend ausgewertet,
ob bei den Vorzeichenwechseln des einen dieser beiden Signale das
jeweils andere Signal positive oder negative Werte aufweist; und aus
dem Ergebnis der gemeinsamen Auswertung werden Ansteuersignale ermittelt,
mit denen ein Schaltwerk – auch
als endlicher Automat, "Finite
State Machine" oder "Finite Automaton" bezeichnet – zum Spurzählen angesteuert
wird.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Ermitteln von Ansteuersignalen zum Ansteuern einer Spurzählvorrichtung
umfasst ein Hochpassfilter mit einer ersten Grenzfrequenz, an dessen
Eingang das Spurfehlersignal anliegt, und dessen Ausgangssignal parallel
zwei Einhüllenden-Gleichrichtern für die obere
und untere Einhüllende
zugeführt
wird; einen Differenzbildner, dem die Ausgangssignale der oberen und
unteren Einhüllenden-Gleichrichter zugeführt werden;
ein Tiefpassfilter mit einer zweiten Grenzfrequenz, an dessen Eingang
das Spurfehlersignal anliegt; sowie eine Auswerteeinheit, deren
Eingangssignale aus den Ausgangssignalen des Differenzbildners und
des Tiefpassfilters gebildet werden, und die laufend auswertet,
ob bei den Vorzeichenwechseln ihres einen Eingangssignals das jeweils
andere ihrer Eingangssignale positive oder negative Werte aufweist,
und daraus die Ansteuersignale bereitstellt.
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Die
erfindungsgemäßen Anordnungen
und Verfahren ist es ermöglicht,
auf optischen Speichermedien mit gewobbelten Spuren bei Spursprüngen die
momentane Richtung des Spursprungs und den Typ der gerade gekreuzten
Spur, Groove oder Land, zu erkennen. Ein solches richtungsabhängiges Spurzählen mit
Groove-Land-Erkennung ist vorteilhaft für ein sicheres Spurspringen
sowie ein sicheres Schließen
des Spurregelkreises am Ende von Spursprüngen.
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Weil
erfindungsgemäß nur ein
einziger Abtaststrahl ausgewertet wird, ergibt sich der Vorteil, dass
ein mit der Erfindung realisiertes Spurzählen nicht von unterschiedlichen
Spurbreiten bzw. Spurabständen
abhängt
und daher auch nicht an diese angepasst werden muss. Abtaster mit
nur einem Abtaststrahl haben auch den Vorteil eines einfachen und
leichten mechanischen Aufbaus. Weiterbildungen der Erfindung ermöglichen
vorteilhafterweise eine sichere Erzeugung eines Richtungssignals
bzw. eine sichere Richtungserkennung sogar in den Fällen, wo
das Wobbel-Signal einen Offset, Störungen oder Amplitudenvariationen
aufweist. Sie sind in der Beschreibung sowie in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Eine
gemeinsame Auswertung des Wobbel-Signals und des Spurnulldurchgangs-Signals
mit einem Abtasten und Halten des Produktes dieser beiden Signale
hat den Vorteil, dass kurzzeitige Störungen der Ansteuersignale
unterdrückt
werden.
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Eine
gemeinsame Auswertung mit einer zeitlichen Integration hat den Vorteil,
dass momentane Störungen,
die dem Wobbel-Signal überlagert
sein können
und dessen Einhüllende
beeinflussen, ausgemittelt werden.
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Wenn
als Ansteuersignale ein Taktsignal und ein Richtungssignal ermittelt
werden, hat das den Vorteil, dass mit diesen Signalen direkt ein
Aufwärts-Abwärts-Zähler angesteuert werden kann.
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Wenn
als Ansteuersignale ein erstes Signal, das seinen Wert genau dann ändert, wenn
der Abtaststrahl die Mitte einer Spur kreuzt, und ein zweites Signal,
das seinen Wert genau dann ändert,
wenn der Abtaststrahl die Grenze zwischen zwei benachbarten Spuren
kreuzt, ermittelt werden, hat das den Vorteil, dass die Auswertelogik
von vorbekannten Spurzählverfahren übernommen
werden kann.
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Wenn
die Auswertungsmittel Produktbildungsmittel, deren Eingangssignale
aus den Ausgangssignalen der Differenzbildungsmittel und der Tiefpass-Filtermittel
gebildet werden, und Abtast- und Haltemittel, denen das Ausgangssignal
der Produktbildungsmittel zugeführt
wird, enthalten, hat das den Vorteil, dass kurzzeitige Störungen der
Ansteuersignale unterdrückt
werden.
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Wenn
die Tiefpass-Filtermittel Phasenverschiebungsmittel enthalten und
die Auswertungsmittel Produktbildungsmittel, denen die Ausgangssignale
der Differenzbildungsmittel und der Tiefpass-Filtermittel zugeführt werden,
und Integrationsmittel, denen das Ausgangssignal der Produktbildungsmittel zugeführt wird,
enthalten, kann in vorteilhafter Weise die relative Phasenlage der
beiden Eingangssignale der Produktbildungsmittel durch einfache
Untersuchung der Polarität
des Ausgangssignals der Integrationsmittel bestimmt werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung sind Datensignal-Bildungsmittel, HF-Detektionsmittel
und von dem Ausgangssignal der HF-Detektionsmittel gesteuerte Umschaltmittel
vorgesehen, die Datensignal-Bildungsmittel bilden ein Datensignal
aus der Summe der Signale der Photodetektoren, die HF-Detektionsmittel
detektieren, ob ein einem beschriebenen Bereich des Aufzeichnungsträgers entsprechendes
nutzbares Datensignal vorliegt, und die Umschaltmittel schalten
bei Vorliegen eines nutzbaren Datensignals den Eingang der Hochpass-Filtermittel auf
das Datensignal um. Dies hat den Vorteil, dass zum Spurzählen auf
beschriebenen und unbeschriebenen Teilen der Aufzeichnungsträger dieselben Funktionseinheiten
verwendet werden können,
was den Hardware-Aufwand und den Stromverbrauch gering hält.
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Wenn
bei Vorliegen eines nutzbaren Datensignals die Einhüllenden-Gleichrichtungsmittel
für die obere
Einhüllende
deaktiviert werden, hat das den Vorteil eines niedrigeren Stromverbrauchs.
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Wenn
die Ermittlung des Spurnulldurchgangs-Signals eine Hochpass-Filterung
zum Unterdrücken
sehr tiefer Frequenzanteile enthält,
hat das den Vorteil, dass störende
DC-Offsets im Spurfehlersignal unterdrückt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen
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1 das
Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels,
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2 das
Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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3A das
Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels,
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3B das
Blockschaltbild einer Variante des dritten Ausführungsbeispiels,
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4A das
Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels,
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4B das
Blockschaltbild einer Variante des vierten Ausführungsbeispiels,
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5A das
Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels,
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5B das
Blockschaltbild einer Variante des fünften Ausführungsbeispiels,
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6 Signaldiagramme
eines Verfahrens des Standes der Technik zur Erzeugung eines Mirror-Zero-Cross-Signals,
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7 ein
Zustandsdiagramm,
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8 Signaldiagramme
zu dem Ausführungsbeispiel
von 1,
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9 Signaldiagramme
zu dem Ausführungsbeispiel
von 2,
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10 Signaldiagramme
zu den Ausführungsbeispielen
von 3A und 3B,
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11 Signaldiagramme
zu den Ausführungsbeispielen
von 4A und 4B,
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12 Signaldiagramme
zu den Ausführungsbeispielen
von 5A und 5B,
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13 Signaldiagramme
zu einem sechsten Ausführungsbeispiel,
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14 ein
Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels
zu 13,
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15 Signaldiagramme
zu einem siebenten Ausführungsbeispiel,
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16 ein
Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels
zu 15,
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17 ein
Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform,
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18 ein
Blockschaltbild einer Anordnung des Standes der Technik zur Erzeugung
eines Mirror-Zero-Cross-Signals.
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1 zeigt,
dass das Wobbel-Signal TW gewonnen wird, indem der hochfrequente
Anteil des Spurfehlersignals TE ausgewertet wird. Das Spurfehlersignal
TE seinerseits wird allgemein gebildet, indem die Ausgangsignale
eines Photodetektors so verknüpft
werden, dass die Signale der linken Hälfte des Detektors und die
Signale der rechten Hälfte
des Detektors voneinander subtrahiert werden. Der hier gezeigte
Photodetektor 105 weist vier lichtempfindliche Flächen 105A, 105B, 105C, 105D auf,
um zusätzlich
die Bildung eines Astigmatismus-Focusfehlersignals zu ermöglichen.
Für die
Gewinnung des Wobbel-Signals TW wäre ein Photodetektor mit nur zwei
lichtempfindlichen Flächen ausreichend,
der in eine linke Hälfte
und eine rechte Hälfte
geteilt ist. Bei dem in 1 gezeichneten 4-flächigen Photodetektor 105 wird
dies durch die Addition der den Flächen 105A und 105D sowie 105B und 105C entsprechenden
Signale bewirkt.
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Die
resultierende Frequenz des aus den gewobbelten Spuren gewonnenen
Wobbel-Signals TW sollte einen Wert aufweisen, der ausreichend hoch über dem
Störsignalspektrum
der Spurregelung liegt. Vorteilhafterweise liegt die Wobbelfrequenz über 300 kHz,
so dass das Störsignalspektrum
des Spurregelung durch geeignete Filtermaßnahmen unterdrückt werden
kann. Desweiteren sollte die Modulation der gewobbelten Spuren mindestens
so gross sein, dass der Quotient aus Wobbelamplitude bei aktiviertem Spurregler
geteilt durch Spurfehleramplitude bei Spurkreuzungen den Wert 0,15
hat. Diese Kriterien sind beispielsweise bei Speichermedien entsprechend
dem DVD+R/RW Standard erfüllt.
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Das
in 1 gezeigte einfachste Ausführungsbeispiel entsprechend
der Erfindung wertet den hochfrequenten Anteil und den niederfrequenten
Signalanteil des Spurfehlersignals TE getrennt aus. Der hochfrequente
Anteil des Spurfehlersignals ist weitgehend durch die Wobbelung
der Spuren hervorgerufen. Im unteren Signalpfad für den niederfrequenten
Signalanteil durchläuft
das Spurfehlersignal TE zunächst
ein Tiefpassfilter 102 und wird anschliessend durch einen
Komparator 107 binärisiert,
wodurch das Signal TZC erzeugt wird. Um störende DC-Offsets zu unterdrücken, kann
vorteilhafterweise eine AC-Kopplung 106 vor dem Komparator 107 erfolgen.
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Die
Abtrennung des Wobbel-Signals TW aus dem Spurfehler signal TE erfolgt
durch ein Hochpassfilter 101. Die obere sowie untere Einhüllende des Ausgangssignals
des Hochpassfilters wird mit zwei Einhüllendetektoren 103, 104 ermittelt,
und die in einem Subtrahierer 108 ermittelte Differenz
der beiden Einhüllenden
gibt die Momentanamplitude TWENV des Wobbel-Signals TW wieder.
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Die
Momentanamplitude TWENV ist in Spurmitte maximal und im Bereich
zwischen zwei Spuren minimal. Sie wird durch einen Komparator 109 binärisiert,
wodurch ein Signal ENVZC entsteht, das relativ zum Spurfehlersignal
vergleichbasre Phasenbeziehungen hat wie das MZC-Signal. Durch ein
D-Flipflop 110 ist es möglich,
aus den Signalen TZC und ENVZC ein Richtungssignal DIR zu erzeugen,
das zum richtungsabhängigen
Spurzählen
mit einem Aufwärts-Abwärts-Zähler 111 verwendet
werden kann. Alternativ können
die Signale TZC und ENVZC mit einer Zustandslogik 112 entsprechend
dem Zustandsdiagramm von 7 ausgewertet werden.
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8 zeigt
beispielhaft ein Signaldiagramm für das Ausführungsbeispiel der 1.
Der mit 8A bezeichnete Teil zeigt schematisch die Anordnung von
Grooves G und Lands L über
dem Abtastort x für ein
optisches Speichermedium. Alle nachfolgenden Teile der Figur zeigen
Signalverläufe über dem
Abtastort x. Eine Relativbewegung des Abtaststrahls entspricht im
Diagramm demnach einem Ablesen der gezeichneten Werte von links
nach rechts oder auch von rechts nach links. Dies ist durch die
mit "x" oder "-x" bezeichneten Pfeile
an den Horizontalachsen gekennzeichnet: Der mit "x" bezeichnete
Zählpfeil
entspricht einer Bewegung nach rechts, der mit "-x" bezeichnete
einer Bewegung nach links. Für
Signalverläufe,
die nur bei einer Bewegung nach links oder rechts auftreten, ist
zur Kennzeichnung nur der mit "-x" bzw. "x" bezeichnete Zählpfeil angegeben. Dieselbe
Darstellungsweise gilt für
alle nachfolgenden Figuren mit Signalverläufen.
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Teil
8B zeigt das Spurfehlersignal TE nach dem Tiefpassfilter. Die Einhüllende des
darunter in Teil 8C dargestellten Wobbel-Signals TW zeigt jeweils
auf Mitte des Grooves G ein Amplitudenmaximum und auf Mitte des
Lands L ein Amplitudenminimum. Teil 8D zeigt das AC-gekoppelte Ausgangssignal
des Subtrahierers TWENV. Die Teile 8E und 8F zeigen die beiden binärisierten
Signale TZC und ENVZC. Die Flanken des Signals TZC liegen bei einer Bewegung
nach rechts um -90° verschoben
zu MZC, oder um +90° verschoben
bei einer Bewegung nach links.
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2 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
welches einen Aufwärts-Abwärts-Zähler 204 verwendet
und im Vergleich zum Ausführungsbeispiel
der 1 eine doppelte Auflösung beim Spurzählen aufweist.
Die ersten Blöcke
der jeweiligen Signalpfade entsprechen denen der 1.
Mit einem Synchrongleichrichter 201, dessen erster Eingang mit
dem Ausgangssignal TWENV des Subtrahierers 205 verbunden
ist und dessen zweiter Eingang mit dem Track-Zero-Cross-Signal TZC
verbunden ist, wird der momentane Amplitudenwert des Wobbel-Signals
TWENV gleichgerichtet. Die gleichgerichteten Amplitudenwerte werden
mit einem Sample&Hold-Block 202 abgetastet,
der bei positiven und negativen Flanken des Signals TZC gesteuert
wird. Zu diesem Zweck ist ein Flankendetektor 206 vorgesehen,
der immer dann einen Impuls erzeugt, wenn das Signal TZC eine Flanke
aufweist. Das Ausgangssignal ADIR des S&H-Blocks 202 wird mit einem Komparator 203 binärisiert
und zeigt die Bewegungsrichtung DIR des Ab taststrahls an, während als
Zählimpuls
für den
Aufwärts-Abwärts-Zähler 204 der Ausgang
des Flankendetektors 206 verwendet wird.
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9 zeigt
die zu 2 gehörenden
Signaldiagramme und verdeutlicht die Funktion des Synchrongleichrichters 201,
des Flankendetektors 206 und des S&H-Blocks 202. Die mit 9A
bis 9E bezeichneten Signale entsprechen den mit 8A bis 8E bezeichneten
in 8. Mit 9F ist das Ausgangssignal SRENV des Synchrongleichrichters 201 bezeichnet. Sein
Eingangssignal TWENV wird unverändert
gelassen, wenn TZC "High" ist und jeweils
invertiert, wenn TZC "Low" ist. Entsprechend
der Bewegungsrichtung unterscheidet sich die Position der vom Flankendetektor
erzeugten und mit 9G bzw. 9H bezeichneten S&H-Steuerungsimpulse PLSTZC.
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Bewegt
sich der Abtaststrahl von links nach rechts, entsprechend dem mit
9G bezeichneten Signalverlauf, so treten die Sample-Impulse jeweils
auf, bevor das Signal SRENV einen Sprung nach oben macht. Das mit
9F bezeichnete Signal SRENV wird jeweils an den durch Pfeile gekennzeichneten
Positionen abgetastet und bis zur nächsten Flanke von TZC gehalten.
Das entsprechende Ausgangssignal des S&H-Blocks ADIR ist mit 9I bezeichnet
und nimmt für
eine Bewegung von links nach rechts negative Werte -V entsprechend "Low" an. Entsprechend deuten
die Pfeile oben in dem mit 9F bezeichneten Signalverlauf die Abtastpositionen
des S&H-Blocks 202 bei
einer Relativbewegung von rechts nach links an. Dementsprechend
wird das hier mit 9J bezeichnete Ausgangssignal ADIR des S&H-Blocks 202 positive
Werte +V entsprechend "High" annehmen. Die Werte
von +V bzw. -V hängen
von der Amplitude des Signals TWENV und somit von der Differenz
der beiden Einhüllenden
des Wobbel-Signals TW ab. Mit einem Komparator 203 kann
aus dem Signal ADIR ein Signal DIR gewonnen werden. Mit jedem Impuls
des Signals PLSTZC wird der Spurzähler 204 entsprechend
der durch DIR angegebenen Richtung inkrementiert oder dekrementiert.
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3 zeigt zwei Varianten 3A und 3B eines Ausführungsbeispiels
mit einer verbesserten Anordnung zur Auswertung der Amplitudenvariation
des Wobbel-Signals zur Bildung des Richtungssignals DIR. Insbesondere
bei DVD+R/RW-Medien
ist die Amplitude des Wobbel-Signals relativ klein und der Unterschied
der Amplituden auf Groove und Land ebenfalls recht gering. Dem Synchrongleichrichter 301 ist
im Vergleich zu 2 ein weiterer S&H-Block 302 sowie
ein Subtrahierer 309 nachgeschaltet, der die Einhüllenden-Differenz
des synchrongleichgerichteten Signals TWENV zwischen zwei Impulsen von
PLSTZC ermittelt.
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3B zeigt
eine Variante, bei der dem Subtrahierer 309 direkt ein
Komparator 306 nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal
durch ein D-Flipflop 307 abgetastet wird. Der Ausgang des
D-Flipflop 307 bildet dann das Richtungssignal DIR.
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10 zeigt
die zu 3A gehörenden Signaldiagramme. Wie
ersichtlich, beeinflusst ein eventueller Offset in dem mit 10D bezeichneten
Signal TWENV oder eine Variation der Einhüllenden des mit 10C bezeichneten
Wobbel-Signals TW die Richtungserkennung nicht. Dies wird erreicht,
indem der erste S&H-Block 302 an
jeder Flanke des TZC-Signals
einen Abtastwert des mit 10F bezeichneten synchrongleichgerichteten
Signals SRENV nimmt und danach innerhalb des Intervalls bis zur
nächsten Flanke
des TZC-Signals
die Differenz zwischen Momentanwert und Abtastwert gebildet wird,
woraus sich ein Signal S/H1 ergibt, das in den mit 10G bzw. 10H
bezeichneten Signalverläufen
für die
beiden Bewegungsrichtungen gezeigt ist. Es ist ersichtlich, dass
im Moment des Abtastens die Differenz am Ausgang des Subtrahierers
Null ist und der sich danach ausbildende Spannungsverlauf 10H für eine Bewegung
nach rechts sich zu negativen Werten hin verändert, während er bei einer Bewegung
nach links entsprechend 10G positive Werte annimmt. Der Endwert
dieser Spannungsverläufe
wird bei Auftreten der jeweils nächsten
Flanke des TZC-Signals gesteuert durch die mit 10I bzw. 10J bezeichneten
Abtastimpulse PLSTZC durch den zweiten S&H-Block 304 abgetastet und
bis zum nächsten
Abtastimpuls gehalten.
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Das
abgetastete Signal ADIR ist je nach Bewegungsrichtung mit 10K bzw.
10L bezeichnet dargestellt. Aus der Polarität der Spannung (+V bzw. -V) lässt sich
durch einen Komparator ein Richtungssignal DIR einfach ermitteln.
Mit den beiden Signalen DIR und PLSTZC lässt sich ein Aufwärts-Abwärts-Zähler 308 steuern,
wie in 3A dargestellt.
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Die
Teile 11A bis 11N der 10 zeigen die zu 3B gehörigen Spannungsverläufe, dabei stimmen
11A bis 11J mit 10A bis 10J überein.
Am Eingang des Komparators 306 liegen die mit 11G bzw.
11H bezeichneten Spannungsverläufe.
Da die Spannungsverläufe
in dem gezeichneten Beispiel je nach Bewegungsrichtung des Abtastsrahls
bei Auftreten der mit 11I bzw. 11J bezeichneten Impulse PLSTZC positive
oder negative Werte aufweisen, ist der Ausgang des Komparators 306 an
diesen Positionen "Low" für eine Bewegung
nach rechts bzw. "High" für eine Bewegung
nach links. Die Übernahmepunkte
des binären Ausgangssignals
des Komparators 306 durch das D-Flipflop 307 sind
in den mit 11M und 11N bezeichneten Signalverläufen durch senkrechte Pfeile
angedeutet. Der Ausgang des D-Flipflop 307 erlaubt dann
eine Aussage über
die Bewegungsrichtung des Abtaststrahls und kann als Richtungssignal
DIR dem Aufwärts-Abwärts-Zähler 308 zugeführt werden.
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4A und 4B zeigen
zwei weitere Varianten eines erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels. Neu sind hier
die Einführung
eines 90°-Phasenschiebers 401 und
eines Integrators 402. Der Vorteil bei der Verwendung eines
Integrators 402 ist, dass momentane Störungen, die dem Wobbel-Signal TW überlagert
sein können
und dessen Einhüllende TWENV
beeinflussen, durch die Integration über eine Halbwelle des Spurfehlersignals
ausgemittelt werden. Die Funktion der beiden neuen Blöcke 401, 402 wird
im Folgenden anhand der in 11 gezeigten Signalverläufe erklärt. Durch
den Phasenschieber 401 wird das Spurfehlersignal TE in
ein um 90° verzögertes Signal
TE+90° umgewandelt
das zur Bildung eines Produkts mit der Einhüllendendifferenz TWENV verwendet
wird.
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4B zeigt
eine Variante des Ausführungsbeispiels,
bei der sinngemäß wie in 3B dem
Integrator 402 ein Komparator 403 und ein D-Flipflop 404 nachgeschaltet
sind.
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11 zeigt
die zu 4A gehörenden Spannungsverläufe. Die
mit 12E bzw. 12F bezeichneten Signale weisen gegenüber dem
Spurfehlersignal TE 12B eine Phasenverschiebung um 90° auf. Da das
Diagramm für
eine Bewegungsrichtung nach links von rechts nach links zu lesen
ist, entspricht eine zeitliche Phasenverschiebung des Signals TE
in diesem Fall einem um 90° nach
links verschobenen Signalverlauf TE+90° 12F. Das Produkt TEMENV aus
der Einhüllendendifferenz
TWENV und dem phasenverschobenen Spurfehlersignal ist in den mit
12F bzw. 12G bezeichneten Teilen für die beiden Bewegungsrichtungen
dargestellt. Der auf den Analogmultiplizierer 405 folgende
Integrator 402 besitzt als Besonderheit einen Rücksetzeingang,
durch den er auf einen Anfangswert von Null zurückgesetzt werden kann. Die
Rücksetzfunktion
wird durch impulsförmige Ausgangssignale
eines Flankendetektors 406 ausgelöst, dessen Impulse bei Signalflanken
des phasenverschobenen Spurfehlersignals TE+90° erzeugt werden. Die Impulse
PLSTZC sind mit 12J bzw. 12K bezeichnet. Das resultierende Ausgangssignal
INT des Integrators 402 zeigt je nach Bewegungsrichtung das
mit 12H bzw. 12I bezeichnete Verhalten. Mit jeder fallenden Flanke
des Rücksetzimpulses
wird der Integrator 402 zurückgesetzt und beginnt mit einem neuen
Integrationszyklus. Der Verlauf der Integration wird durch das Vorzeichen
und den Wert der Flächenintegrale
der in 12F bzw. 12G gezeigten Signale TEMENV bestimmt. Bevor der
Integrator 402 zurückgesetzt
wird, wird der Integrationswert durch einen S&H-Block 407 abgetastet.
Die Abtastung findet bei einer steigenden Flanke des Impulssignals
PLSTZC statt. Die abgetasteten Werte S/H1 sind als Teile 12L bzw.
12M dargestellt. Die Abtastpositionen sind durch senkrechte Pfeile
angedeutet. Die Polarität
der abgetasteten Signale wird durch einen Komparator 408 ausgewertet
und ergibt das Richtungssignal DIR.
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Die
Teile 13A bis 13O der 11 zeigen die Spannungsverläufe der
in 4B gezeigten Variante, dabei stimmen 13A bis 13K
mit 12A bis 12K überein.
Das Ausgangssignal des Komparators 403 wird durch das D-Flipflop 404 bei
steigenden Flanken des Impulssignals PLSTZC abgetastet und kann
als Richtungssignal DIR für
einen Aufwärts-Abwärts-Zähler 409 verwendet
werden.
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5A und 5B zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu dem Block 410 in 4A und 4B ist
hier ein Komparator 501, der das phasenverschobene Spurfehlersignal
binärisiert,
vor dem Eingang des Multiplizierers 502 angeordnet. Dementsprechend
hat dieser wie in 3A und 3B die
Funktion eines Synchrongleichrichters, welcher in der Praxis einfacher
realisiert werden kann als der Analogmultiplizierer 405 aus 4.
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12 zeigt
in seinen mit 14A bis 14P bezeichneten Teilen die Spannungsverläufe zu 5A, sowie
in den mit 15A bis 15R bezeichneten Teilen die Spannungsverläufe zu 5B.
Die verwendeten Signalnamen entsprechen den in den bereits oben
beschriebenen Figuren. Das in Teil 14D der Figur gezeigte AC-gekoppelte
Einhüllendendifferenzsignal TWENV
wird durch den Synchrongleichrichter 502 entweder durchgeschaltet,
wenn das in Teil 14F bzw. 14H gezeigte Ausgangssignal TZC+90° des Komparators 501 "High" ist, oder aber invertiert,
wenn TZC+90° "Low" ist.
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14 zeigt
ein weiteres, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, das die vorteilhaften
Eigenschaften der vorangenannten Ausführungsbeispiele kombiniert.
Trotz eventuell auftretender Störungen,
Offsets oder Amplitudenvariationen im Wobbel-Signal TW ist eine
Bewegungsrichtungserkennung möglich.
Dies wird durch den Einsatz zweier S&H-Blöcke 1701, 1702 sowie
eines rücksetzbaren Integrators 1703 erreicht.
Das Signal TWENV wird durch den Synchrongleichrichter 502 in
ein Signal SRENV verwandelt. Der Synchrongleichrichter 502 wird
durch das um 90° verschobene
Spurkreuzungssignal TZC+90° gesteuert.
Das Ausgangssignal SRENV des Synchrongleichrichters 502 wird
durch einen ersten S&H-Block 1701 abgetastet,
welcher seinerseits durch Abtastimpulse PLSTZC gesteuert wird.
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Durch
einen Subtrahierer 1704 wird der Momentanwert des Signals
SRENV und der gehaltene Abtastwert während des Intervalls zwischen
zwei Flanken des Signals PLSTZC voneinander subtrahiert, woraus
sich ein Signal S/H1 ergibt. Ein dem Subtrahierer nachgeschalteter
Integrator 1703 integriert dieses Signal jeweils für ein Abtastintervall
zwischen zwei Impulsen von PLSTZC auf. Trotz eventuell vorhandener
Störungen
im Wobble-Signal zeigt der Endwert der Integration durch seine Polarität eindeutig
die relative Bewegungsrichtung an. Durch einen zweiten durch PLSTZC-Pulse
gesteuerten S&H-Block 1702 wird
der Integrationsendwert abgetastet. Ein Komparator 1705 erkennt
die Polarität
der abgetasteten Signale und bildet das Signal DIR, welches zur
Steuerung eines Aufwärts-Abwärts-Zählers 409 zum
Spurzählen
verwendet wird. Die in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen gezeigte Variante
mit D-Flipflop ist hier ebenfalls möglich, jedoch nicht dargestellt.
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13 zeigt
die zu 14 gehörigen Signaldiagramme. Teil
16C zeigt wiederum ein Wobbel-Signal TW, welches hier sowohl einen
DC-Offset als auch Variationen der Einhüllendenamplitude aufweist.
Die in Teil 16D gezeigte resultierende Einhüllendendifferenz TWENV gibt
dies wieder. Die Teile 16I bzw. 16J zeigen das Signal SRENV im Fall
der beiden Bewegungsrichtungen, und Teile 16F und 16H das jeweils
dazugehörende,
um 90° verschobene
Spurkreuzungssignal TZC+90°.
Die Teile 16M bzw. 16N der Figur zeigen die Abtastimpulse PLSTZC,
welche den ersten S&H-Block steuern, Teile
16K bzw. 16L das Signal S/H1. Aus den Teilen 16K und 16L ist ersichtlich,
dass im Moment des Abtastens die Differenz am Ausgang des Subtrahierers
Null ist und der sich danach ausbildende Spannungsverlauf bei der
in 16K beispielhaft gezeigten Bewegung nach rechts negative Halbwellen
zeigt, während
er bei der in 16L angenommenen Bewegung nach links positive Halbwellen
zeigt. Der Integrator 1703 integriert die in Teil 16K und
16L grau schraffierten Flächen,
und Teil 16O bzw. 16P zeigt den Spannungsverlauf am Ausgang des
Integrators 1703. Die Teile 16Q bzw. 16R der Figur zeigen
die vom zweiten durch PLSTZC-Pulse gesteuerten S&H-Block 1702 abgetasteten
Werte.
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16 zeigt
das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels. Die Einhüllendendifferenz TWENV
des mit Störungen,
DC-Offset und Amplitudenvariationen überlagerten Wobbel-Signals
TW wird durch einen ersten S&H-Block 1901 abgetastet, wobei
die Abtastzeitpunkte durch das Signal PLSTZC festgelegt sind, welches
wiederum durch einen Komparator 1902, 1903 aus
einem um 90° phasenverschobenen
Spurfehlersignal TE+90° abgeleitet wird.
Durch einen Subtrahierer 1904 wird der Momentanwert des
Signals TWENV und der gehaltene Abtastwert während des Intervalls zwischen
zwei Flanken des Signals PLSTZC voneinander subtrahiert. Da in diesem
Ausführungsbeispiel
kein Synchrongleichrichter vorgesehen ist, können die Halbwellen am Ausgang
des Subtrahierers 1904 positive oder negative Polarität aufweisen.
Entsprechend der Relativbewegung starten die Halbwellen aber jeweils mit
dem Wert Null, da im Abtastmoment Abtastwert und Momentanwert gleich
sind. Ein dem Subtrahierer nachgeschalteter Integrator 1905 integriert
jeweils für ein
Abtastintervall zwischen zwei Impulsen von PLSTZC die Differenz
zwischen letztem Abtastwert von TWENV und seinem Momentanwert auf.
Der Integrator 1905 besitzt einen Rücksetzeingang, der dafür sorgt,
dass jede Integration mit dem Wert Null beginnt. Ein zweiter S&H-Block 1906 tastet
jeweils den Endwert der Integration ab, bevor eine neue Integration
gestartet wird. Das durch den zweiten S&H-Block 1906 abgetastete
Signal zeigt dementsprechend für jedes
Intervall zwischen dem Auftreten zweier Impulse PLSTZC die Fläche und
Polarität
des Signals am Ausgang des Subtrahierers 1904 an. Durch
den darauffolgenden Komparator 1907 wird das Integratorsignal
binärisiert,
wodurch ein Signal ENVZC gebildet wird, welches eine Phasenverschiebung
zum TZC-Signal von +90° oder
-90° aufweist.
Wie bereits oben zum Stand der Technik erläutert, werden die Signale TZC
und ENVZC besonders vorteilhaft durch eine Zustandslogik gemäß 7 ausgewertet.
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15 zeigt
die erwähnten
Signale des Ausführungsbeispiels
aus 16. Teil 18B zeigt das Spurfehlersignal TE. In
Teil 18I bzw. 18J ist für
die beiden Bewegungsrichtungen das Signal S/H1 am Ausgang des Subtrahierers 1904 dargestellt,
welches durch Abtastung und Differenzbildung aus dem in 18D gezeigten
Einhüllendendifferenzsignal TWENV
gebildet wird. Die Abtastung wird durch Signal PLSTZC gesteuert,
das durch einen Flankendetektor 1903 gebildet wird und
Impulse jeweils an den Flanken des um 90° verzögerten Signals TZC+90° hat. PLSTZC
steuert auch die Rücksetzung
des Integrators 1905, dessen Ausgangssignal INT an den
mit Pfeilen gekennzeichneten Positionen durch den zweiten S&H-Block 1906 abgetastet
wird, wodurch sich das in Teil 18O bzw. 18P gezeigte Signal S/H2 ergibt.
Durch Binärisierung
mit einem Komparator 1907 wird das in Teil 18Q gezeigte
Signal ENVZC gebildet. ENVZC hat eine von der Relativbewegung des Abtaststrahls
abhängige
Phasenverschiebung von +90° oder
-90° gegenüber dem
in Teil 18R gezeigten Signal TZC, das durch Binärisierung aus dem Spurfehlersignal
TE gebildet wird.
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17 zeigt
eine Anordung, mit der die in den bisherigen Blockschaltbildern
beschriebenen Blöcke
auf bereits beschriebenen Bereichen des optischen Speichermediums
auch zur Bildung des MZC-Signals aus dem Datensignal HF verwendet werden
können.
Dazu wird dem Einhüllendendetektor 101, 103, 104 ein
Schalter 2001 vorgeschaltet, durch den das Spurfehlersignal
TE oder das Datensignal HF zur Hochpass-Filterung und nachfolgende Verarbeitung
ausgewählt
wird. Die Auswahl erfolgt beispielsweise durch einen HF-Detektor 2002,
der den Umschaltkontakt des Schalters 2001 steuert. Bei Vorhandensein
eines Datensignals HF wird dieses zum Spurzählen verwendet. Andernfalls
wird Spurfehlersignal ausgewählt
und daraus das Wobbel-Signal erzeugt, um auf unbespielten Bereichen
richtungsabhängiges
Zählen
zu ermöglichen.
Optional kann bei der Auswahl des Datensignals HF der obere Einhüllendendetektor 103 abgeschaltet
werden.
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Auch
für die
Gewinnung des MZC-Signals aus dem Datensignal HF bietet die Detektion
entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eine grössere Detektionssicherheit
bzw. Unempfindlichkeit gegenüber
Störungen
im Vergleich zu dem in 18 gezeigten Stand der Technik.