DE102004032127A1

DE102004032127A1 - Anordnung zur Gewinnung eines Spurwobbelsignals

Info

Publication number: DE102004032127A1
Application number: DE200410032127
Authority: DE
Inventors: Christian Büchler; Christof Ballweg
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-01-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, mit der bei der Gewinnung eines Signals, welches seinerseits zur Rückgewinnung der in einer gewobbelten Spur eines optischen Speichermediums enthaltenen Adressinformation dient, ein möglichst optimales Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzielt wird. Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Gewinnung eines Spurwobbelsignals umfasst: DOLLAR A - einen Detektor mit zumindest zwei Detektorflächen zur Detektion eines von einem optischen Speichermedium reflektierten Lichtstrahls, DOLLAR A - ein erstes variables Verzögerungselement, das umschaltbar einer ersten oder einer zweiten Detektorfläche zugeordnet ist, DOLLAR A - ein Subtraktionsmittel, dessen Eingänge mit dem Ausgang des ersten variablen Verzögerungselementes und dem Ausgang der unverzögerten Detektorfläche verbunden sind und dessen Ausgang ein Spurwobbelsignal (TW) liefert, und DOLLAR A - ein Detektionsmittel, dessen Ausgangssignal zur automatischen Einstellung des ersten variablen Verzögerungselementes auf einen optimalen Wert dient und die Zuordnung des ersten variablen Verzögerungselementes zur ersten oder zweiten Detektorfläche bewirkt, DOLLAR A wobei das erste variable Verzögerungselement während des Lesens und/oder Beschreibens des optischen Speichermediums einstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, mit der bei der Gewinnung eines Signals, welches seinerseits zur Rückgewinnung der in einer gewobbelten Spur eines optische Speichermediums enthaltenen Adressinformation dient, ein möglichst optimales Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzielt wird, wodurch die auf einem optischen Speichermedium abgelegte Adressinformation möglichst fehlerfrei gelesen werden kann.
1 zeigt eine typische Anordnung zur Gewinnung eines Signals (TW), welches einer Decodierungseinheit zur Decodierung der in den gewobbelten Spuren eines optischen Speichermediums enthaltenen Adressinformationen dient. Grundlage zur Gewinnung des Signals ist die Verknüpfung der Signale eines Photodetektors. Dabei wird die Eigenschaft genutzt, dass der auf ein optisches Speichermedium treffende Abtaststrahl den sogenannten Push-Pull-Effekt hervorruft. Dieser Push-Pull-Effekt beruht prinzipiell darauf, dass sich an den Kanten der Spuren ein Beugungseffekt ausbildet, so dass von einer reflektierenden Speicherschicht nicht nur ein senkrechter Strahl (sog. nullte Ordnung) in Richtung Photodetektor reflektiert wird, sondern zusätzlich Strahlen höherer Ordnung reflektiert werden, welche nicht genau senkrecht zur Oberfläche der Speicherschicht reflektiert werden. Dabei werden durch die Objektivlinse nur die reflektierten Strahlen nullter und +/–1. Ordnung gesammelt und auf einen Photodetektor abgebildet, welcher in mindestens zwei Flächen unterteilt ist. Im Überlappungsbereich zwischen nullter und +/–1. Ordnung entsteht dabei abhängig von der Spurlage eine verschieden starke destruktive Interferenz, welche in Form eines Spurfehlersignals ausgewertet werden kann. Das resultierende Spurfehlersignal wird daher Push-Pull-Spurfehler genannt. Die hochfrequenten Anteile dieses Spurfehlersignals repräsentieren dabei die Auslenkungen der gewobbelten Spur.
Zur Gewinnung eines Signals nach der Push-Pull-Methode müssen die Ausgangssignale des Photodetektors wie in 1 gezeigt verknüpft werden. Typischerweise ist der Photodetektor in vier Flächen geteilt, um zusätzlich zum Push-Pull-Signal gleichzeitig ein Fokusfehlersignal gewinnen zu können. Zur Gewinnung des Spurfehlersignals gemäß des Push-Pull-Effekts genügt es eigentlich, den Photodetektor in eine rechte und eine linke Hälfte zu teilen und die Ausgangssignale dieser beiden Detektorhälften voneinander zu subtrahieren. Bei einem Vierquadrantendetektor geschieht dies, in dem die Verknüpfung (A+D) – (B+C) gebildet wird. Der niederfrequente Anteil des so gebildete Ausgangssignals kann dann als Spurfehlersignal dem Spurregler zugeführt werden. Der Spurregler seinerseits sorgt dafür, dass sich der Abtaststrahl möglichst nahe der Spurmitte einer vorbestimmten Spur bewegt.
Generell sind bei plattenförmigen optischen Speichermedien, welche sich zum Lesen oder Beschreiben eignen, die vorgeprägten Spuren derart ausgestaltet, dass sie eine ineinandergewickelte Spirale oder konzentrische Kreise darstellen. Speziell bei optischen Speichermedien, welche sich zum Beschreiben eignen, sind zum Auffinden bestimmter Positionen auf dem Medium die vorgeprägten Spuren zusätzlich in einer bestimmten Form gewobbelt. Dies bedeutet, dass die Spur nicht annähernd gerade, sondern in Schlangenlinien geprägt ist. Dabei kann in der Form dieser Schlangenlinien eine Adressinformation enthalten sein, die zum Identifizieren einer bestimmten Position auf diesem optischen Speichermedium dient. Dabei werden verschiedene Verfahren der Codierung angewendet, beispielsweise Frequenzmodulation, FSK oder Phasenmodulation. Des weiteren kann das Wobbelsignal (Track Wobbel = TW) auch zur Drehzahlinformation oder zur Vorgabe einer Schreibdatenrate dienen.
Üblicherweise wird der Modulationshub dieser Spurwobbelung klein gehalten, um die Spurregelung und die Auslesequalität des Datensignals nicht merklich zu beeinflussen. Der Modulationshub wird daher in der Größenordnung einiger Prozent des Spurabstands gehalten. Des weiteren wird die Modulationsfrequenz in einem Frequenzband ausgeführt, welches typischerweise oberhalb der oberen Eckfrequenz des Spurreglers, aber unterhalb der untersten Signalfrequenz des Datensignals liegt. Das Datensignal seinerseits entsteht durch den Helligkeitskontrast an sogenannten Pits (vorgeprägtes Medium) oder unterschiedlich stark reflektierenden Bereichen bei beschreibbaren Medien (Phase Change). Das Datensignal wird üblicherweise gewonnen, indem die Summe der Photodetektorenflächen A+B+C+D gebildet wird.
Wegen des geringen Modulationshubs der Spur ist der Signal-zu-Rausch-Abstand des daraus gewonnenen Wobbelsignals (TW) relativ niedrig. Andererseits sollen die codierten Adressinformationen sowie die Grundfrequenz sicher decodiert bzw. rekonstruiert werden, um ein sicheres Lesen und Schreiben zu ermöglichen.
Nach dem Stand der Technik wird das Signal TW einer Decodierungseinheit und/oder einer Takterzeugungseinheit, die zur Decodierung der in den gewobbelten Spuren eines optischen Speichermediums enthaltenen Adressinformationen oder zur Bildung eines Schreibtakts dient, zugeführt. Vorteilhafterweise wird das Signal TW erst durch einen geeigneten Filter von Störkomponenten befreit, bevor es der Decodierungseinheit und/oder einer Takterzeugungseinheit zugeführt wird (TWF), wie es ebenfalls in 1 gezeigt ist
Aus den Ausgangssignalen des Photodetektors wird andererseits durch Addition das den Informationsinhalt der Platte wiedergebende Datensignal (HF) gebildet. Um die Detektion durch Summenbildung der Photodetektorsignale zu ermöglichen, sind die Informationen durch Schreiben von Hell-Dunkel-Kontrasten oder durch Vorprägen von sogenannten Pits auf dem optischen Speichermedium abgelegt.
Folgt der Abtaststrahl der Mitte einer vorgeprägten Spur, so wird der Abtaststrahl an der Oberfläche des optischen Speichermediums derart reflektiert, dass im Idealfall auf dem Photodetektor ein runder Lichtfleck abgebildet wird, an dessen Seiten die bereits erwähnte Interferenz aufgrund des Push-Pull-Effekts beobachtet werden kann. Die Gesamtintensität dieses Lichtflecks wird moduliert durch den Helligkeitskontrast des vom Abtaststrahl beleuchteten Bereichs (Datensignal).
Da das Datensignal durch Helligkeitskontraste gespeichert ist, wird also die Intensität des Lichtflecks entsprechend der Reflexion der Speicherschicht moduliert. Im Idealfall geschieht dies auf den beiden Detektorhälften im Gleichtakt. Da das Spurfehlersignal und das daraus abgeleitete Signal TW sich aus der Differenz zweier Detektorhälften ableiten, hebt sich der durch den Helligkeitskontrast hervorgerufene Signalanteil in dieser Differenzbildung auf, sofern die Amplitude und die Phase der Intensitätsmodulation auf beiden Detektorhälften gleich ist.
Sollte die Abbildung des Abtaststrahls auf den Detektor aber nicht ideal achsensymmetrisch sein, so überlagert sich ein HF-Beitrag zum gesuchten und die gewobbelte Spur wiedergebenden Signalanteil. Dies hat zur Folge, dass sich die durch die gewobbelte Spur hervorgerufenen Signalanteile schlechter auswerten lassen, so dass Fehler in der Adressauswertung auftreten.
Die nichtsymmetrische Beleuchtung des Photodetektors kann im Wesentlichen zwei Auswirkungen haben. Eine erste Auswirkung ist, dass die durch den Helligkeitskontrast hervorgerufene Intensitätsmodulation auf den Detektorhälften A+D bzw. B+C nicht gleich verteilt ist. Dies bedeutet, dass die durch die Helligkeitsmodulation hervorgerufenen Signalanteile der Detektorhälften A+D sowie B+C unterschiedlich stark sind und sich in der Differenzbildung nicht gegenseitig aufheben.
Dem kann entgegengewirkt werden, indem eine Anpassung der Verstärkung vor der Verrechnung der beiden Detektorhälften zum TW-Signal vorgenommen wird. Dies ist in 2 dargestellt.
Eine weitere Auswirkung der nichtsymmetrischen Beleuchtung des Photodetektors kann aber auch sein, dass zusätzlich zur ungleichgewichteten Helligkeitsmodulation auf den Detektorhälften eine zeitliche Verschiebung der Helligkeitsmodulation auf den Detektorhälften zueinander entsteht. Diese zeitliche Verschiebung der Helligkeitsmodulation kann beispielsweise dadurch entstehen, dass der Abtaststrahl die Spur mit einem Spuroffset abtastet oder dass wegen einer Abgleichtoleranz des optischen Abtasters selbst der Lichtfleck auf dem Speichermedium deformiert ist.
Eine Verrechnung der Ausgangssignale der Detektorhälften durch verstärkungsgewichtete Differenzbildung entsprechend der 2 wird bei einer solchen zeitlichen Verschiebung nicht dazu führen, dass sich die durch die Helligkeitsmodulation hervorgerufenen Signalanteile gegenseitig aufheben.
Aus der WO 98/01855 ist eine Anordnung bekannt, die es erlaubt, vor der Benutzung eines Spurfehlersignals TE eine automatisierte Einstellung von Verzögerungselementen τA bis τD durchzuführen. Ziel dabei ist es, eventuelle mittlere zeitliche Verschiebungen zwischen einzelnen Detektorsignalen mit Hilfe der Verzögerungselemente derart zu korrigieren, dass das später erzeugte Spurfehlersignal keinen Offset aufweist. Der Abgleich selbst findet vor der Verwendung des Spurfehlersignals in einer geschlossenen Regelschleife statt. Sobald der Abgleichprozess beendet ist, werden die Einstellungen der Verzögerungselemente eingefroren und mit diesen konstanten Werten wird dann die Regelung aktiviert. Aus der Phasenlage der zeitlich korrigierten Detektorsignale wird dann das Spurfehlersignal TE gewonnen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung innerhalb eines Geräts zum Schreiben und/oder Lesen eines optischen Speichermediums vorzuschlagen, welche in der Lage ist, ein von der zeitlichen Verschiebung der Helligkeitsmodulation der Photodetektorhälften unabhängiges TW-Signal zu erzeugen.
Ausgehend von der Annahme, dass sich die kontrastabhängigen Anteile nicht gegenseitig aufheben, wenn ihre Wechsellichtamplituden auf den beiden Hälften des Photodetektors zeitlich zueinander verschoben sind, wird eine Verbesserung erreicht, indem das zeitlich vorlaufende Signal vor der Verrechnung der beiden Ausgangssignale der beiden Hälften des Photodetektors vor der Differenzbildung zeitlich verschoben wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung innerhalb eines Geräts zum Schreiben oder Lesen eines optischen Aufzeichnungsträgers vorzuschlagen, die die Verzögerung eines oder mehrerer Verzögerungsglieder automatisch so einstellt, dass sich die störenden Helligkeitskontrasts-Signalkomponenten in der Differenzbildung bestmöglich gegenseitig aufheben.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Gewinnung eines Spurwobbelsignals, die die obigen Aufgaben löst, umfasst:

– einen Detektor mit zumindest zwei Detektorflächen zur Detektion eines von einem optischen Speichermedium reflektierten Lichtstrahls,
– ein erstes variables Verzögerungselement, das umschaltbar einer ersten oder einer zweiten Detektorfläche zugeordnet ist,
– ein Subtraktionsmittel, dessen Eingänge mit dem Ausgang des ersten variablen Verzögerungselementes und dem Ausgang der unverzögerten Detektorfläche dem verbunden sind und dessen Ausgang ein Spurwobbelsignal (TW) liefert, und
– ein Detektionsmittel, dessen Ausgangssignal zur automatischen Einstellung des ersten variablen Verzögerungselements auf einen optimale Wert dient und die Zuordnung des ersten variablen Verzögerungselements zur ersten oder zweiten Detektorfläche bewirkt, wobei das erste variable Verzögerungselement während des Lesens und/oder Beschreibens des optischen Speichermediums einstellbar ist.

Der Erfindung liegt zugrunde, dass eine gegenseitige Aufhebung der HF-Signalkomponenten aufgrund der Wechsellichtmodulation auf den beiden Detektorhälften am besten unter der Voraussetzung erfolgt, dass die zeitliche Verschiebung der Signalkomponenten zueinander Null wird, d.h. dass die Signalkomponenten zueinander gleichphasig sind.
Zum besseren Verständnis soll die Erfindung nachfolgend anhand der 1 bis 12 erläutert werden. Dabei zeigt:
1: eine typische Anordnung zur Gewinnung eines Wobbelsignals,
2: eine Anordnung zur Gewinnung eines Wobbelsignals, bei der eine Anpassung der Verstärkung vor der Verrechnung der beiden Detektorhälften zum Wobbelsignal vorgenommen wird,
3: ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Verzögerungselementen in beiden Signalzweigen,
5: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem festen und einem variablen Verzögerungselement,
6: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei um eine vorbestimmte Anfangsverzögerung variablen Verzögerungselementen,
7: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zusätzlichen Einstellung der Verstärkungsbalance,
8: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer automatischen Einstellung der Verzögerung,
9: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer automatischen Einstellung der Verzögerung,
10: ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer automatischen Einstellung der Verzögerung,
11: ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
12: ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel die Mindestkonfiguration unter Verwendung eines Photodetektors mit vier lichtempfindlichen Flächen, in dem ein Verzögerungselement verwendet wird, um ein störungsfreies Signal TW zu erzeugen. Zunächst werden die vier Photodetektorsignale verstärkt und durch Summation (A+D) sowie (B+C) zwei Teilsignale erzeugt, die die Modulation auf den jeweiligen Hälften des Photodetektors wiedergeben. Vor der folgenden Differenzbildung wird eines der Signale durch ein Verzögerungsglied D2 mit variabel einstellbarer Verzögerung t₂ geführt, so dass das Ausgangssignal nach einem der folgenden Zusammenhänge gebildet wird:
TW' = (A+D) – (B+C)' mit (B+C)' = (B+C) verzögert durch D2, im Folgenden (B+C)_D2.
Die Auswahl desjenigen Signals, welches durch D2 verzögert werden soll, richtet sich danach, welches Signal die größere zeitliche Verschiebung aufweist. Im Beispiel der 3 liegen die Signale des Signalpfads (A+D) zeitlich nach den Signalen des Signalpfads (B+C), weshalb dieser Signalpfad über die Schalter mit dem Verzögerungselement D2 verbunden wird. Der Ausgang des Verzögerungselements D2 wird seinerseits über Schalter über einen Verstärker mit dem negativen Eingang des Summationspunkts verbunden. Der Signalpfad (A+D) wird in diesem Fall über einen zweiten Verstärker mit dem positiven Eingang des Summationspunkts verbunden.
Durch die zeitliche Verzögerung wird erreicht, dass die auf die Detektorhälften abgebildeten Datensignalanteile mit unterschiedlicher zeitlicher Verschiebung vor der Differenzbildung mittels eines Verzögerungselements so zueinander verschoben werden können, dass sie sich bei gleicher Amplitude gegenseitig aufheben.
In der Praxis lassen sich keine Verzögerungselemente D2 herstellen, deren Verzögerung t sich mit dem Wert Null beginnend einstellen lässt. Reale Verzögerungselemente weisen einen Mindestverzögerungswert t₁ auf. Aus diesem Grund ist in 3 ein weiteres Verzögerungselement D1 angedeutet, welches den gleichen Verzögerungswert aufweist wie der Mindestverzögerungswert des Verzögerungselements D2. Auf diese Weise lassen sich die relativen Verzögerungen realer Verzögerungselemente zueinander von Null bis zu einem Wert Δt einstellen. Dementsprechend gilt für die gezeichnete Schalterstellung: TW' = (A+D)' – (B+C)'mit (A+D)' = (A+D) verzögert durch D1 mit t₁, im Folgenden (A+D)_D1, und
mit (B+C)' = (B+C) verzögert durch D2 mit t₁+Δt, im Folgenden (B+C)_D2.
Üblicherweise ist nicht vorbestimmbar, welches der Ausgangssignale der Photodetektorhälften zeitlich vorlaufend und welches zeitlich nachlaufend ist. Dies hängt von den Eigenschaften des Abtasters und des gelesenen Speichermediums ab. Das variable Verzögerungselement muss daher wahlfrei in beide Signalzweige eingefügt werden können. In 3 ist dies durch eine Schalteranordnung mit vier Schaltern gelöst.
Um die große Anzahl von Schaltern zu vermeiden, wird vorteilhafterweise in beide Signalzweige ein Verzögerungselement D3 bzw. D4 eingebaut, wie dies 4 zeigt. Die entsprechende Signalverrechnung für das zweite Ausführungsbeispiel lautet: TW' = (A+D)D3 – (B+C)D4
Typischerweise wird das Verzögerungsglied desjenigen Zweigs eingestellt, dessen Signal zeitlich vorlaufend ist. Die Verzögerung des zeitlich nachlaufenden Signals wird auf dem kleinstmöglichen Wert gehalten.
Um ein von der Helligkeitsmodulation unabhängiges Signal zu erhalten, ist es in erster Linie wichtig, dass die resultierenden Ausgangssignale (A+D)' und (B+C)' nach Durchlaufen der Verzögerungsglieder relativ zueinander keine zeitliche Verschiebung mehr aufweisen. Innerhalb gewisser Grenzen von untergeordneter Bedeutung zur Bildung eines TW-Signals ist die absolute zeitliche Verschiebung der beiden Summensignale (A+D)' und (B+C)'. Aus diesem Grund ist es möglich, einen der beiden Zweige mittels eines fest eingestellten Verzögerungsglieds D5 eine vorbestimmte Verzögerung t₅ zu geben und das zweite Signal durch ein variables Verzögerungsglied D6 um t₆ zu verzögern, wie es in 5 gezeigt ist. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe nur eines variablen Verzögerungsglieds D6 unabhängig vom zeitlichen Bezug der unverzögerten Signale (A+D) bzw. (B+C) die beiden Signale (A+D)' bzw. (B+C)' zueinander zeitgleich verschoben werden können. Genauer gesagt hat das Verzögerungselement D5 beispielsweise eine feste Verzögerung von t₅, während das Verzögerungsglied D6 eine Verzögerung von t₆ = t₅ ± Δt aufweist.
Eine weitere Variante, die in 6 dargestellt ist, besteht aus zwei variablen Verzögerungselementen D7 und D8, deren Verzögerung um eine vorbestimmte Anfangsverzögerung t_7,8 variiert werden kann, also t₇ = t_7,8 ± Δt und t₈ = t_7,8 ± (-Δt). Wegen der gegenläufigen Einstellung des Werts Δt wird vorteilhafterweise eine Verzögerungsbalance zwischen den beiden Signalen (A+D)' und (B+C)' gefunden, welche den Abgleich vereinfacht.
Allen obigen Lösungen ist gemeinsam, dass sich die Verzögerung zwischen den beiden Signalen (A+D)' und (B+C)' relativ zueinander einstellen lässt. Sind die Amplituden der beiden Signale (A+D)' bzw. (B+C)' unterschiedlich, so kann zusätzlich mit Hilfe einer Einstellung der Verstärkungsbalance eine vollständige Unterdrückung der Helligkeitsmodulation, wie in 7 gezeigt, erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, die Signale nach folgender Beziehung zu verrechnen:
TW' = K·(A+D)' – (1-K)·(B+C)' mit (A+D)' = (A+D) verzögert durch D7 und mit (B+C)' = (B+C) verzögert durch D8
Üblicherweise wird das in 2 mit TWF bezeichnete Signal gewonnen, indem das Signal TW mittels eines Filters von unerwünschten Signalkomponenten, wie z.B. niederfrequente Störungen durch Spurrestfehler usw., befreit wird und der Adress-Decodierungseinheit und/oder einer Takterzeugungseinheit zugeführt wird. Der Einfachheit halber wurden diese Funktionsblöcke in den Figuren ab 3 weggelassen.
Beim Betrieb eines Geräts zum Schreiben und/oder Lesen eines optischen Aufzeichnungsträgers kann aber während des Betriebs hervorgerufen durch Erwärmung, Alterung oder andere Störgrößen der Fall eintreten, dass sich die Intensitätsverteilung oder Position der Abbildung auf dem Photodetektor ändert. Insbesondere durch Restfehler in der Fokusregelung oder der Spurregelung kann sich ein solcher Fall ergeben.
Wird die Verzögerung bei der Produktion des Geräts nur einmalig eingestellt, so können diese dynamisch sich verändernden Größen nicht ausgeglichen werden.
Wie bereits beschrieben wird zur Gewinnung des HF-Signals die Summe der Ausgangssignale (A+B+C+D) der Photodetektorflächen verwendet. Die Spannung des HF-Signals ist dabei proportional zu der von dem optischen Speichermedium reflektierten Intensität und damit abhängig vom Helligkeitskontrast. Entsprechendes gilt für die beiden Detektorhälften (A+D) sowie (B+C), so dass sich bei korrekt eingestellter Verzögerung in den beiden Signalzweigen (A+D)' und (B+C)' vor der Differenzbildung die HF-Signalanteile gegenseitig aufheben, wobei ebenfalls vorauszusetzen ist, dass die Signalamplituden gleich groß sind. Besteht aber eine zeitliche Differenz zwischen den beiden Signalen (A+D)' und (B+C)', so verbleibt selbst bei gleicher Signalamplitude nach der Differenzbildung ein unerwünschter HF-Signalanteil im Signal TW.
Um die zeitliche Verschiebung zwischen den Signalen (A+D)' und (B+C)' zu ermitteln, wird vorteilhafterweise ein Zeitdifferenzdetektor oder auch Phasendetektor verwendet. Das Ausgangssignal eines solchen Zeitdifferenz- oder Phasendetektors zeigt die zeitliche Verschiebung seiner beiden Eingangssignale als zeitverschiebungsproportionalen Wert an. Ist die Zeitdifferenz der beiden Eingangssignale (A+D)' und (B+C)' gleich Null, so ist die Ausgangsspannung ebenfalls gleich Null. Die Ausgangsspannung des Detektors soll im Folgenden als Zeitfehler bezeichnet werden.
Ist die Zeitdifferenz der beiden Eingangssignale (A+D)' und (B+C)' ungleich Null, so lässt sich aus dem Betrag des Zeitfehlersignals ableiten, um wie viel eines der beiden Signale (A+D) bzw. (B+C) relativ zum jeweils anderen Signal (B+C) bzw. (A+D) verzögert werden muss. Mit Hilfe dieses Zeitfehlersignals kann demnach eine Regelschleife aufgebaut werden, die automatisch die beste Einstellung eines oder mehrerer Verzögerungsglieder vornimmt. Vorteilhafterweise wird zwischen den Ausgang des Zeitdifferenzdetektors und den Verzögerungselementen ein Regler geschaltet, der einen proportionalen und/oder vorteilhafterweise einen integrierenden Anteil enthält. Oft wird ein solcher Regler auch als Loop-Filter bezeichnet. Der Vorteil eines integrierenden Verhaltens der Regelschleife ist, dass sich nach einer von der Integrationszeitkonstante abhängigen Zeit die Verzögerung immer so einstellt, dass die Zeitdifferenz der Eingangssignale Null wird.
Ein erstes Ausführungsbeispiel, das die oben beschriebenen Eigenschaften beinhaltet, zeigt 8. Es basiert auf der Anordnung der 3 und beinhaltet zusätzlich einen Zeitdifferenzdetektor, einen Regler, einen Vorzeichendetektor sowie einen Absolutwertbildner. Das Vorzeichen des Zeitfehlersignals wird verwendet, um durch eine Schalteranordnung das Signal auszuwählen, welches durch das variabel einstellbare Verzögerungselement D2 um den relativen Wert Δt verzögert werden soll. Der Betrag des Werts Δt wird durch den Absolutwertbildner aus dem Ausgangssignal des Reglers gewonnen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel, welches in 9 dargestellt ist, ergänzt die Anordnung der 4 um einen Zeitdifferenzdetektor, einen Regler, einen Vorzeichendetektor sowie einen Absolutwertbildner. Das Ausgangssignal des Vorzeichendetektors steuert die Schalterstellung einer Schalteranordnung in der Weise, dass das Ausgangssignal des Absolutwertbildners die Verzögerung desjenigen Verzögerungselements steuert, dessen Eingangssignal stärker verzögern soll.
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in 10 gezeigt. Es hat den Vorteil, dass keine Schalteranordnung wie in den vorigen Ausführungsbeispielen erforderlich ist. Ebenfalls entfällt die Aufsplitterung des Ausgangssignals des Reglers in Vorzeichen und Betrag. Die Grundanordnung aus 5 wird ergänzt um einen Zeitdifferenzdetektor sowie einen Regler. Das Ausgangssignal des Reglers steuert direkt das Verzögerungsglied D6, wobei der Ausgang des Reglers auch negative Werte annehmen kann. Wegen der Anfangsverzögerung t₅ beider Verzögerungselemente kann der relative Wert der Verzögerungen zueinander positiv oder auch negativ eingestellt werden.
In einem vierten Ausführungsbeispiel, wie in 11 illustriert, können die Verzögerungselemente mit dem Ausgangssignal des Reglers gegenläufig gesteuert werden. Ausgehend von einer Anfangsverzögerung t_7,8 steuert das Ausgangssignal des Reglers die Verzögerungen der Verzögerungselemente so lange nach, bis die durch den Zeitdifferenzdetektor festgestellte Zeitdifferenz Δt gleich Null wird.
Die Verzögerungselemente der obigen Ausführungsbeispiele können beispielsweise als analoge Verzögerungsglieder ausgeführt werden, deren Verzögerung durch eine Steuerspannung verändert werden kann. Wird das Ausgangssignal des Zeitfehlerdetektors beispielsweise mit einem Integrator als Regler verbunden, so verändert der Integrator seine Ausgangsspannung so lange, bis die Zeitdifferenz der Signale (A+D)' und (B+C)' Null wird. Steuert das Ausgangssignal des Integrators beispielsweise den Wert Δt des Verzögerungselements D6 des dritten Ausführungsbeispiels (siehe 10), so ergibt sich eine Regelschleife mit integrierendem Verhalten.
Gemeinsam für die obigen Ausführungsbeispiele gilt, dass der Zeitdifferenzdetektor vorteilhafterweise als flankengesteuerter Phasendetektor ausgeführt wird, wobei dessen Eingangssignale (A+D)' und (B+C)' jeweils mit Hilfe eines Komparators in binäre Signale verwandelt werden. Ein solcher flankengesteuerter Phasendetektor ist beispielsweise in dem C-MOS Baustein CD4046 eingebaut. Besonders vorteilhafte flankengesteuerte Phasendetektoren sind in der EP1058244 beschrieben. Ebenfalls können dem Zeitdifferenzdetektor in vorteilhafter Weise für jedes Eingangssignal ein Hochpass- oder Bandpassfilter vorgeschaltet werden, die nur das HF-Signalfrequenzband passieren lassen und die Eingangssignale von unerwünschten Signalanteilen befreien.
Die oben beschriebenen Funktionsblöcke (Signaladdition von (A+D) und (B+C), Signalverzögerung, Hochpassfilter, Komparator, Phasendetektor sowie Loop Filter/Regler) lassen sich in vorteilhafter Weise durch Methoden der digitalen Signalverarbeitung implementieren. So kann beispielsweise ein Verzögerungselement durch taktgesteuertes Verzögern der Abtastwerte oder den Einsatz geeigneter FIR-Filter (Polyphase-Filter) mit kleinen Verzögerungsschritten implementiert werden. Ein geeigneter Zeitdifferenzdetektor ist als DPD-Detektor (mit oder ohne Sequenzdetektion) in der EP1058244 beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel für die digitale Signalverarbeitung ist in 12 gezeigt. Die grundsätzliche Funktion entspricht hier derjenigen der 10 und soll nicht nochmals erläutert werden. Besonderheit der digitalen Signalverarbeitung ist es, dass üblicherweise ein zum HF-Signal asynchroner Abtasttakt CLK verwendet wird. Abweichend von der analogen Implementierung wird die Funktion des Zeitdifferenz- oder Phasendetektors vorteilhafterweise in zwei Teilaufgaben aufgespaltet. Zwei Zeitdetektoren ermitteln zunächst den zeitlichen Abstand des Auftretens jeweils einer Signalflanke der digitalisierten Eingangssignale (A+D) bzw. (B+C) in Bezug auf eine vorausgegangene Taktflanke. Die beiden in dem jeweilig getrennt aufgebauten Zeitdetektor ermittelten Zeitwerte werden dann mittels eines Zeitdifferenzberechners ermittelt und als Zeitdifferenzfehler an den digitalen Regler weitergeleitet. Dieser seinerseits steuert ein oder mehrere digitale Filter, welche das Eingangssignal oder die Eingangssignale entsprechend verzögern. Die oben beschriebenen alternativen analogen Ausführungsbeispiele lassen sich in entsprechender Weise in digitaler Signalverarbeitung implementieren. Auch andere Schnittstellen zwischen analoger und digitaler Signalverarbeitung sowie die Kombinationen vorteilhafter Ausführungsbeispiele liegen im Geltungsbereich der Erfindung.
Die erfindungsgemäßen Verfahren sind insbesondere vorteilhaft bei Medien, aus deren gewobbelten Spuren Adressinformationen (CD-R, CD-–RW, MO → ATIP; DVD+RW → ADIP; BD, HD-DVD ...) gewonnen werden oder deren Wobbelfrequenz zur Erzeugung eines Schreibtakts verwendet wird (DVD+RW, DVD-RW, BD, HD-DVD ...).

Claims

Anordnung zur Gewinnung eines Spurwobbelsignals, umfassend: – einen Detektor mit zumindest zwei Detektorflächen zur Detektion eines von einem optischen Speichermedium reflektierten Lichtstrahls, – ein erstes variables Verzögerungselement, das umschaltbar einer ersten oder einer zweiten Detektorfläche zugeordnet ist, – ein Subtraktionsmittel, dessen Eingänge mit dem Ausgang des ersten variablen Verzögerungselementes und dem Ausgang der unverzögerten Detektorfläche dem verbunden sind und dessen Ausgang ein Spurwobbelsignal (TW) liefert, und – ein Detektionsmittel, dessen Ausgangssignal zur automatischen Einstellung des ersten variablen Verzögerungselements auf einen optimale Wert dient und die Zuordnung des ersten variablen Verzögerungselements zur ersten oder zweiten Detektorfläche bewirkt, wobei das erste variable Verzögerungselement während des Lesens und/oder Beschreibens des optischen Speichermediums einstellbar ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, umfassend ein zweites Verzögerungselement, wobei: – das erste variable Verzögerungselement der ersten Detektorfläche und das zweite Verzögerungselement der zweiten Detektorfläche zugeordnet sind, – die Eingänge des Subtraktionsmittels mit den Ausgängen des ersten variablen Verzögerungselementes und des zweiten Verzögerungselementes verbunden sind, und – das Ausgangssignal des Detektionsmittels zur automatischen Einstellung des ersten variablen Verzögerungselements auf einen optimale Wert dient.
Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verzögerungselement variabel ist und das Ausgangssignal des Detektionsmittels zur automatischen Einstellung des ersten und des zweiten variablen Verzögerungselements auf optimale Werte dient, wobei das erste und das zweite variable Verzögerungselement unabhängig voneinander während des Lesens und/oder Beschreibens des optischen Speichermediums einstellbar sind.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Detektionsmittel ein Phasendetektor ist.
Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei der Phasendetektor die zeitliche Differenz zwischen den unverzögerten Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Detektorfläche bestimmt.
Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei der Phasendetektor die zeitliche Differenz zwischen den verzögerten Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Detektorfläche bestimmt.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Regler vorgesehen ist, an dessen Eingang das Ausgangssignal des Detektionsmittels anliegt und der die Verzögerung des ersten variablen Verzögerungselements und/oder des zweiten variablen Verzögerungselements steuert.
Anordnung gemäß Anspruch 7, wobei der Regler einen Integrator umfasst.
Anordnung gemäß Anspruch 7, wobei das Ausgangssignal des Reglers mit einem Vorzeichendetektor und einem Absolutwertbildner in Vorzeichen und Betrag getrennt wird.
Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Speichermedien, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Gewinnung eines Spurwobbelsignals aufweist.