DE3522870A1 - Datenmodulationsvorrichtung - Google Patents

Description

Henkel, Feiler, Hänzel & Partner

Patentar.wälte

Dr. phil. G. Henkel Dr. rer. nat. L. Feiler Dipl.-Ing. W. Hänzel Dipl.-Ing. D. Kottmann

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ESK-6OP2O1-2

Datendemodulationsvorrichtung

Datendemodulationsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Datendemodulationsvorrichtung für ein Bilddateisystern zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Bilddaten mittels einer optischen Platte.

Für das Speichern oder Ablegen einer großen Zahl von Dokumenten, wie sie in Büros usw. anfallen, wird verbreitet das Bilddateisystem unter Verwendung einer optischen (Speicher- oder Aufzeichnungs-)Platte angewandt. Dabei wird eine Vorlage z.B. ein Dokument oder Schriftstück, zweidimensional optisch abgetastet. Die so gewonnenen optischen Daten werden in die entsprechenden elektrischen Bilddaten umgesetzt, die wiederum auf einer optischen Platte aufgezeichnet werden. Wenn die aufgezeichnete Vorlage später benötigt wird, wird sie (werden die Daten) herausgegriffen und reproduziert und auf einem Aufzeichnungspapier ausgedruckt oder auf einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigevorrichtung wiedergegeben. Zur Erzielung einer hochdichten Aufzeichnung der Bilddaten werden die elektrischen Bilddaten vor der Aufzeichnung einer 2-7-Kodeumwandlung (Modulation) unterworfen. Zum Reproduzieren werden die Bilddaten durch einen umgekehrten Prozess wie bei der 2-7-Kodeumwandlung umgewandelt (demoduliert).

Für die Demodulation ist der für die Modulation der Daten verwendete Taktimpuls für den Reproduktions- oder

Wiedergabeimpuls nötig. Wenn sich die Drehzahl der optischen Platte vorübergehend ändert, ändert sich auch die Phase der Kodedaten (code date). Da bei der Demodulation dieser Kodedaten der Reproduktionsimpuls eine .5 feste Phase und Frequenz besitzt, erfolgt (in diesem Fall) eine fehlerhafte Demodulation der Kodedaten. Zur Vermeidung dieses Zustands wird der Reproduktionsimpuls mit den Kodedaten phasensynchronisiert. Dabei wird der Reproduktionsimpuls zunächst in Phase und Frequenz mit dem Taktimpuls und dann in Phase mit den Kodedaten synchronisiert. Sobald beim bisherigen System die Frequenz des Reproduktionsimpulses derjenigen des Taktimpulses gleich ist, wird die Phase des Reproduktionsimpulses so gesteuert oder geregelt, daß sie unabhängig von dessen Frequenz mit derjenigen des Taktimpulses koinzidiert. Wenn die phasenstarre Regelschleife (PLL circuit) durch Störsignale oder "Rauschen" beeinflußt wird, verschiebt sich die Frequenz des Reproduktionsimpulses gegenüber der richtigen Größe.

Diese Verschiebung kann jedoch beim bisherigen System nicht korrigiert werden, was häufig eine fehlerhafte Demodulation der Kodedaten zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Datendemodulationsvorrichtung, welche die Frequenz des Reproduktionsimpulses erfaßt und automatisch die Verschiebungsfrequenz oder Frequenzverschiebung des Reproduktionsimpulses korrigiert, wenn diese Frequenz über den zulässigen Bereich von der Bezugsfrequenz des Taktimpulses hinaus verschoben ist, und die dadurch jederzeit eine einwandfreie Demodulation der Kodedaten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Datendemodulationsvorrichtung, umfassend eine Einrichtung zum Auslesen von Kode-

daten aus einem Aufzeichnungsträger/ wobei die Kodedaten entsprechend dem Takt oder der Zeitsteuerung {timing) eines Taktimpulses einer vorbestimmten Frequenz moduliert und auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet worden sind, mit dem Taktimpuls und den Kodedaten gespeiste Einheiten zum Erzeugen eines sowohl phasen- als auch frequenzmäßig mit dem Taktimpuls synchronisierten Reproduktionsimpulses in einem ersten Modus bzw. einer ersten Betriebsart und eines phasenmäßig mit den Kodedaten synchronisierten Reproduktionsimpulses in einem zweiten Modus bzw. einer zweiten Betriebsart und eine Einheit dem Demodulieren der Kodedaten nach Maßgabe des Takts oder der Zeitsteuerung des Reproduktxonsimpulses, erfindungsgemäß gelöst durch eine an die den Reproduktionsimpuls erzeugende Einheit angeschlossene Einheit zum Vergleichen der Frequenz des Reproduktionsimpulses mit derjenigen des Taktimpulses, wobei die Einheit die den Reproduktionsimpuls erzeugende Einheit in den zweiten Modus, wenn eine Frequenzdifferenz zwischen dem Reproduktionsimpuls und dem Taktimpuls innerhalb eines zulässigen Bereichs (oder Toleranzbereichs) liegt, und in den ersten Modus setzt oder einstellt (setting), wenn die Frequenzdifferenz nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Bilddateisystems, in welches eine Datendemodulationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einbezogen ist,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine optische Platte als

Aufzeichnungsträger,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer optisehen Platte nebst zugeordneten Bauteilen,

wie sie beim Bilddateisystem nach Fig. 1
verwendet werden,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer beim System nach
Fig. 1 verwendeten Datendemodulationsschal-

tung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines bei der Demodulationsschaltung nach Fig. 4 verwendeten Fre-

quenzkomparators,

Fig. 6A und 6B graphische Darstellungen des Taktimpulses und des Reproduktionsimpulses zum Zeitpunkt des Einschaltens der Stromzufuhr bei der

Vorrichtung gemäß der Ausführungsform,

Fig. 7A und 7B graphische Darstellungen des Taktimpulses und des Reproduktionsimpulses im ersten

5 Modus,

Fig. 8A und 8B graphische Darstellungen des Taktimpulses und des Reproduktionsimpulses im zweiten Modus und

Fig. 9A bis 9C graphische Darstellungen des Taktimpulses, des Reproduktionsimpulses und des
Kontroll- oder Prüflängenimpulses (check
length pulse) im zweiten Modus.

Fig. 1 veranschaulicht in Blockschaltbildform ein BiIddateisystem mit einer Datendemodulationsvorrichtung gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung. Dabei wird eine in Fig. 2 in Aufsicht gezeigte optische Platte 10 als Aufzeichnungsträger durch einen Motor 12 mit konstanter Drehzahl angetrieben. Bei dieser optischen Platte 10 ist eine Metallschicht aus Tellur, Wismuth o.dgl. kreisringförmig auf einen Plattenträger aus Glas, Kunststoff o.dgl., mit Ausnahme seines zentralen Bereichs, aufgetragen. Im zentralen Bereich der Platte ist die Metallschicht nach außen ausgespart, so daß dadurch eine Bezugslagemarkierung 14 (Fig. 2) gebildet ist.

Die Datenaufzeichnung auf der optischen Platte 10 erfolgt längs einer einzigen Spiralspur. Zur Bezeichnung von Radialpositionen auf der Platte ist jedoch die Spur für jede Windung (turn) in mehrere Spurwindungen segmentiert, die ihrerseits vom Zentrum zum Umfang der Platte mit 0, 1, ..., 35999 numeriert sind. Zur Bezeichnung der Umfangspositionen auf der Platte 10 ist diese in 256 Sektoren (Kreisauschnitte) segmentiert bzw. unterteilt, denen die Zahlen 0, 1, ..., 255 zugewiesen sind. Der Sektor, der dem - in Fig. 2 im Uhrzeigersinn gesehen - die Bezugsmarkierung oder -marke 14 aufweisenden Sektor benachbart ist, ist mit 0 bezeichnet. Der rechts an den Sektor 0 anschließende Sektor ist mit 1 bezeichnet. Entsprechend sind die einzelnen Sektoren auf der Platte im Uhrzeigersinn fortlaufend numeriert. Die Datenaufzeichnung findet auf der Platte in jedem aus mehreren Sektoren bestehenden Block statt. Bilddaten variabler Länge werden in mehreren der Blöcke auf der Platte aufgezeichnet. Beim dargestellten Beispiel sind 300 000 Blöcke für 36 000 Spuren ausgebildet. Jeder Block wird durch

40

gleichmäßige Unterteilung einer Spiralspur in 300 000 Segmente gebildet. Die Zahl der Sektoren in einem Block in der inneren Spur, d.h. dichter am Zentrum der Platte, ist daher nicht gleich der betreffenden Zahl an der außen- oder umfangsseitxgen Spur. Beispielsweise besteht ein Block an der innersten Spur aus 40 Sektoren, während an der äußersten Spur ein Block aus 20 Sektoren besteht. Die Grenzen der Blöcke, die durch die gleichmäßige Unterteilung der einzigen Spiralspur in 300 000 Segmente gebildet sind, koinzidieren nicht immer mit denen der Sektoren. Beispielsweise endet gemäß Fig. 2 der Block 0, bevor der Sektor 253 beginnt. In diesem Fall entsteht zwischen den Blöcken 0 und 1 eine Blocklücke 16, um sicherzustellen, daß jeder Block an der Grenze zwischen benachbarten Sektoren beginnt. Am Anfang (head) jedes Blocks wird beim Hersteller ein Blockvorsatz (Anfangsetikett) 18 aufgezeichnet, der eine Blockzahl, eine Spurzahl u.dgl. enthält. Ebenso wie die Spuren sind diese Blöcke von innen nach außen mit 0, 1, . . ., 299 999 numeriert.

Der Motor 12 ist ein unter der Steuerung einer Motorsteuerschaltung 20 mit fester Drehzahl (600/min) laufender Spindelmotor. Gemäß Fig. 3 ist an der Welle 22 des Motors 12 eine Scheibe 26 befestigt, auf deren Umfangsteil in jeweils gleichen Abständen Markierungen 24 für Signalerzeugung aufgetragen sind. Die Zahl der Markierungen 24 entspricht derjenigen der Sektoren, und die Markierungen sind dabei jeweils an den Grenzlinien der Sektoren angeordnet. Diese Markierungen 24 werden durch einen Detektor 28 in Form einer Kombination aus einer Leuchtdiode und einem Lichtmeßelement optisch abgegriffen.

ΛΑ

Gemäß Fig. 1 ist unter der optischen Platte 10 ein Detektor 30 aus einer Leuchtdiode und einem Lichtmeßelement (Lichtempfangselement) angeordnet. Der Detektor 30 dient zur optischen Erfassung der Bezugslagenmarkierung 14 im Mittelbereich der optischen Platte Das Ausgangssignal des Detektors 28 wird über einen Verstärker 32 einer Taktklemme CK eines SektorZählers 36 aufgeprägt. Das Ausgangssignal des Detektors 30 wird über einen Verstärker 34 an die Rücksetzklemme R des Sektorzählers 36 angelegt. Das Ausgangssignal des Sektorzählers 36 wird wiederum einer Steuerschaltung 3 8 zugeführt. Unter Heranziehung eines Zählwerts oder Zählstands des Sektorzählers 36 steuert die Steuerschaltung 38 den Zugriff eines optischen Abtast-Kopfes 40 zu den Sektoren auf der optischen Platte 10.

Der optische Kopf 40 für Datenaufzeichnung und -wiedergabe ist ebenfalls unter der optischen Platte 10 angeordnet; er ist von an sich bekannter Art und umfaßt einen Halbleiter-Laseroszillator, eine Kollimatorlinse/ einen Strahlteiler, eine λ/4-Wellenlängenplatte, ein Objektiv, ein Lichtmeßelement und dergleichen. Eine Linearmotoreinheit 42 und ein Linearmotor-Treiber 44 dienen zur Steuerung des Zugriffs des optischen Kopfes 40 zu den Spuren auf der optischen Platte 10. Mittels der Linearmotoreinheit 42 wird der optische Kopf 40 in Radialrichtung der optischen Platte 10 bewegt. Die Bewegungsgröße des optischen Kopfes 40 wird durch die Steuerschaltung 38 über den Linearmotor-Treiber 44 gesteuert.

Das Ausgangssignal vom Lichtmeßelement im optischen Kopf 40 wird durch eine Binärumsetzschaltung (binarization circuit) 46 binär umgesetzt und dann einer in Fig. 4 im einzelnen veranschaulichten Demodulationsschaltung 48 zugeführt. Die zum Demodu-

lieren der Bilddaten dienende Demodulationsschaltung wandelt die von der Binärumsetzschaltung 46 gewonnenen binären Kodedaten in umgekehrter Weise wie bei der 2-7-Kodierung um. Diese Umwandlung wird durch einen Taktimpuls von einem programmierbaren Normalfrequenzgenerator (synthesizer) 52 getaktet. Der Taktimpuls ist frequenzvariabel und wird durch Frequenzteilung eines Bezugstakts von einem Bezugstaktgenerator 50 in einem Frequenzteilungsverhältnis erzeugt, das durch die Steuerschaltung 38 entsprechend einer Spurposition auf der optischen Platte 10 bezeichnet wird. Da sich die optische Platte 10 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht, müssen die Daten mit einer konstanten linearen Dichte in bezug auf die Spur moduliert und demoduliert werden. Zu diesem Zweck muß beim Modulieren und Demodulieren der Daten die Frequenz des Taktimpulses entsprechend der (jeweiligen) Spurposition variiert werden. Aus diesem Grund ist die Frequenz des Taktimpulses variabel. Das Ausgangssignal der Demodulationsschaltung 48 wird auch der Steuerschaltung 3 8 zugeführt, die zur Steuerung des gesamten Bilddateisystems nach Maßgabe eines Signals von einer nicht dargestellten externen Vorrichtung, z.B. einem Hilfsrechner, dient.

An die Steuerschaltung 38 ist außerdem ein Speicher 54 ansgeschlossen. Um im Dateisystem einen Zugriff zu jedem Block herzustellen, wird lediglich die Blockzahl vom Hilfsrechner geliefert. Aus diesem Grund muß das Dateisystem aus der gelieferten Blockzahl die Spurzahl und die Sektorzahl an der Anfangsposition des betreffenden Blocks ableiten. Wie erwähnt, ist es erforderlich, die Frequenz des Taktimpulses in Abhängigkeit von der Spurposition zu variieren. Zum Variieren der Taktfrequenz muß ein Frequenzteilungsverhältnis des

Kb

programmierbaren Normalfrequenzgenerators 52 entsprechend der Spurzahl variiert werden. Die Änderung des Frequenzteilungsverhältnisses für jede Spur ist zeitraubend und erfordert zusätzliche, komplizierte Schaltkreise. Zur Vermeidung dieses Aufwands werden die nötigen Daten für jede aus 256 Spuren bestehende Gruppe auf die in Tabelle I gezeigte Weise im Speicher 54 abgespeichert. In dieser Tabelle entsprechen die Taktratendaten der Taktfrequenz. Die Zahl der Sektoren entspricht der jeden Block bildenden Sektorzahl. Die Anfangssektorzahl bezeichnete eine Sektorzahl an der Start- oder Anfangsposition der Gruppe. Die erste Blockzahl bezeichnet eine Blockzahl des ersten Blocks in der Gruppe.

TABELLE I

Takt raten daten	Zahl der Sektoren	Anfangs sektorzahl	Erste Block zahl
1 2 3 • · »	40 39 38	00 15 40	000000 002459 005210

Wenn vom Hilfsrechner eine zuzugreifende oder herauszugreifende Blockzahl "10" geliefert wird, ruft die Steuerschaltung 3 8 die erste Blockzahl "0", die Anfangssektorzahl "00", die Zahl der Sektoren "40" und die Taktraten-

oder -frequenzdaten "1" gemäß obiger Tabelle ab. Unter Verwendung der abgerufenen Daten berechnet die Steuerschaltung 38 die Spurzahl und die Sektorzahl an der Anfangsposition des Blocks mit der Blockzahl "10".

Für die Berechnung wird die folgende Gleichung oder Formel benutzt:

[ (Blockzahl des zu suchenden Blocks - erste Blockzahl) χ Sektorzahl + Anfangssektorzahl] τ 256 + Spurzahl des ersten Blocks der Gruppe

(1)

Bei der Berechnung nach obiger Formel bezeichnen der Quotient die Spurzahl und der Rest die Sektorzahl. Die Spurzahl des ersten Blocks der Gruppe ist der Quotient, wenn durch Berechnung folgende Formel aufgelöst wird:

Blockzahl des ersten Blocks χ Zahl des

Sektors τ 256 20

(2)

Wenn die zu suchende (to be accessed) Zahl der Blöcke "10" ist, ist die Spurzahl gleich "1" und die Anfangssektorzahl gleich "144".
25

Die Steuerschaltung 38 variiert oder ändert die Frequenz des Taktimpulses in Abhängigkeit von der Spurposition durch Steuerung bzw. Einstellung eines Frequenzteilungsverhältnisses des programmierbaren Normalfrequenzgenerators 52 nach Maßgabe der Taktratendaten, die im Zugriffs- bzw. Suchmodus anhand von Tabelle I gewonnen werden. Die Frequenz des Taktimpulses ist für eine äußere Spur höher als für eine innere Spur. Durch Einspeisung des Taktimpulses in die Demodulationsschaltung 48 und die Modulationsschaltung 56 können Modulation

A5

und Demodulation der Daten so durchgeführt werden, daß der optische Kopf 40 die Daten mit konstanter Lineargeschwindigkeit gegenüber der optischen Platte 10 aufzeichnet und wiedergibt. Nach der Berechnung der Spurzahl wandelt die Steuerschaltung 38 die Spurzahl in einen Skalenwert (scale value) um. Sodann steuert die Steuerschaltung 38 den Linearmotor-Treiber 44 an, bis der Skalenwert eine Position auf der optischen Platte erreicht, die durch einen nicht dargestellten Positions- oder Lagendetektor erfaßt wird. Auf diese Weise wird der vom optischen Kopf 40 emittierte Laserstrahl (genau) auf die gewählte Spur gerichtet. Die Steuerschaltung 38 läßt die Aufzeichnung/Reproduktion einsetzen, wenn der optische Kopf 40 im Suchmodus die gewählte Position erreicht. Die vom Hilfsrechner zur Steuerschaltung 38 gelieferten Aufzeichnungsdaten werden in der Modulationsschaltung 56 in 2-7-Kodedaten umgesetzt, die sodann zu einem Laser-Treiber 58 geliefert werden. Entsprechend den zugeführten Kodedaten steuert der Laser-Treiber 58 den Halbleiter-Laser im optischen Kopf 40 an, um damit Daten auf der optischen Platte 10 aufzuzeichnen. Die Modulationsschaltung 56 moduliert die Aufzeichnungsdaten mit dem Takt des Taktimpulses vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator

52. Die Beziehung der Daten und des Kodes bei der 2-7-Kodeumwandlung ist in Tabelle II zusammengefaßt.

Ab

-VL-

TABELLE II

Daten	Kode
11**	1000****
10**	0100****
011*	001000**
010*	100100**
000*	000100**
0011	00001000
0010	00100100

Für "B3" (hexadezimale Schreibweise oder Setzung) der Aufzeichnungsdaten entsprechen die erhaltenen oder gewonnenen Kodedaten "0100100000001000".

Fig. 4 veranschaulicht im einzelnen die Demodulationsschaltung 48 gemäß Fig. 1. Die Kodedaten von der Binärumsetzschaltung 46 werden der ersten Eingangsklemme eines Wählers 64 zugeführt. Ein Taktimpuls vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator 52 wird über einen Frequenzteiler 66 an die zweite Eingangsklemme des Wählers 64 angelegt. Der Frequenzteiler 66 bewirkt eine Frequenzteilung des Taktimpulses mit einem Faktor von vier zur Bildung von Pseudokodedaten. Der Wähler 64 wählt eine der Kodedateneinheiten und der Pseudokodedateneinheiten nach Maßgabe eines Wählsignals von der Steuerschaltung 3 8 und liefert das gewählte Datensignal zur ersten Eingangsklemme eines Phasenkomparators 68. Die zweite Eingangsklemme des Phasenkomparators 68 ist zur Abnahme eines Wiedergabe- oder Reproduktionsimpulses

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von einem spannungsgesteuerten Oszillator 70 geschaltet. Der Phasenkomparator 68 erfaßt eine Phasendifferenz an den Vorderkanten oder -flanken der beiden ihm eingegebenen Signale, und er erzeugt daraufhin ein Signal entsprechend der Phasendifferenz. Der Phasenkomparator 68 erfaßt somit nur die Phasendifferenz. Wenn daher die Frequenzen der beiden Eingangssignale nicht gleich sind bzw. falls die Frequenzen derart liegen, daß die eine Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der anderen ist, erkennt der Phasenkomparator 68 die Eingangssignale als phasengleich. Der Wähler 64 wählt normalerweise die Kodedaten. Wenn ein Zugriff zu einem Speicherbereich erfolgt, der keine Daten auf der optischen Platte 10 speichert, d.h. wenn keine Kodedaten vorliegen, wählt der Wähler 64 die Pseudokodedaten(einheit) . Der Taktimpuls vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator 52 und der Wiedergabe- oder Reproduktionsimpuls vom spannungsgesteuerten Oszillator 70 werden einem Phasen/Frequenzkomparator 72 eingespeist, welcher die Phasen der beiden Eingangsimpulse in 1:1-Entsprechung vergleicht und den Reproduktionsimpuls frequenzmäßig auf den Taktimpuls einzieht. Das Ausgangssignal des Phasenkomparators 6 8 sowie das Ausgangssignal des Phasen/Frequenzkomparators 72 werden einem Wähler 74 zugeführt, der unter der Steuerung eines Frequenzkomparators 76 steht. Der Frequenzkomparator 76 vergleicht den Taktimpuls vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator 52 mit dem Reproduktionsimpuls vom spannungsgesteuerten Oszillator 70. Der Frequenzkomparator 76 ist weiterhin an einen Bereichswähler 78 angekoppelt, welcher den tolerierbaren oder zulässigen Bereich der Differenz zwischen den zu vergleichenden Frequenzen ändert. Der Frequenzkomparator 76 liefert ein Wählsignal zum Wähler 74 in Abhängigkeit davon, ob die Frequenzdifferenz zwischen den Eingangssignalen in-

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nerhalb des zulässigen Bereichs liegt oder nicht. Das Ausgangssignal des Wählers 74 wird durch einen Phasen/-Spannungswandler 80 in ein entsprechendes Spannungssignal umgesetzt. Letzteres wird über ein Tiefpaßfilter 82 für Störsignalunterdrückung geleitet und dem spannungsgesteuerten Oszillator 70 zugeführt, welcher den Reproduktionsimpuls bezüglich Phase und Frequenz mit dem Taktimpuls und außerdem phasenmäßig mit dem Kodeimpuls synchronisiert. Das Ausgangssignal des Wählers wird zusammen mit dem Reproduktionsimpuls einer Reproduktionskode-Ausgabeschaltung 84 zugeführt. Letztere erzeugt sodann die 2-7-Kodedateneinheit, die mit dem Reproduktionsimpuls synchronisiert ist oder wird. Durch die Ausgabeschaltung 84 wird die aus dieser Ausgabeschaltung 84 ausgelesene Kodedateneinheit phasenmäßig mit dem Reproduktionsimpuls synchronisiert. Das Ausgangssignal der Reproduktionskode-Ausgabeschaltung wird zusammen mit dem Reproduktionsimpuls einem Demodulator 86 eingespeist, in welchem die 2-7-Kodedaten umgekehrt umgewandelt und sodann als reproduzierte Daten der Steuerschaltung 38 eingegeben werden.

Fig. 5 veranschaulicht die Einzelheiten des Frequenzkomparators 76 nach Fig. 4. Der vom spannungsgesteuerten Oszillator 70 erhaltene Wiedergabe- oder Reproduktionsimpuls wird einem Kontroll- oder Prüflängenzähler 90 zugeführt. Der Taktimpuls vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator 52 wird einem Frequenzverzögerungsdetektor 94 und einem Frequenzvoreildetektor 96 eingespeist. Der Prüflängenzähler 90 bewirkt eine Frequenzteilung des eingegebenen Reproduktionsimpulses mit z.B. dem Faktor 70. Das Ausgangssignal des Prüflängenzählers 90 wird einem Vorderflankendetektor 92 zugeführt, dessen Ausgangssignal als Meßzeitsteuersignal dem Frequenz-Verzögerungsdetektor 94 und dem Frequenzvoreildetektor

96 zugeliefert wird. Das Ausgangssignal des Bereichswählers 78 gemäß Fig. 4 dient als Signal zur Bezeichnung eines tolerierbaren oder zulässigen Bereichs einer Phasendifferenzerfassung und wird den beiden Detektoren 94 und 96 aufgeprägt. Der Frequenzverzögerungsdetektor 94 und der Frequenzvoreildetektor 96 zählen jeweils die Taktimpulse zwischen den aufeinanderfolgenden, vom Vorderflankendetektor 92 ausgegebenen Meßzeitsteuersignalen, um zu bestimmen, ob die Frequenz des Reproduktionsimpulses über den zulässigen Bereich hinaus variiert oder nicht. Die Ausgangssignale des Frequenzverzögerungsdetektors 94 und des Frequenzvoreildetektors 96 werden dem Wähler 74 über ein exklusives ODER-Glied 98 als Wählsignal zugeführt.

Im folgenden ist die Arbeitsweise des Bilddateisystems beschrieben. In einem Aufzeichnungsmodus zum Aufzeichnen von Daten auf der optischen Platte 10 liefert der Hilfsrechner der Steuerschaltung 38 eine Blockzahl, in weleher Daten aufgezeichnet werden sollen. Anhand der im Speicher 54 gespeicherten Tabelle I und der Formel (1) berechnet die Steuerschaltung 38 die Spurzahl und die Sektorzahl an der Anfangs- oder Vorsatzposition des zu suchenden Blocks, und sie leitet die Taktratendaten ab.

Letztere werden dem programmierbaren Normalfrequenzgenerator 52 zugeführt. Anhand der Taktratendaten bewirkt dieser Normalfrequenzgenerator 52 eine Frequenzteilung des Bezugstakts zwecks Ableitung oder Lieferung eines Taktimpulses, dessen Frequenz auf die Position der (jeweiligen) Spur bezogen ist. Der auf diese Weise erhaltene Taktimpuls wird zur Modulationsschaltung 56 und zur Demodulatorschaltung 48 geliefert. Wenn die Spurzahl abgeleitet (obtained) ist, wandelt die Steuerschaltung 38 die Spurzahl in einen entsprechenden Skalenwert um. Die Steuerschaltung 38 steuert den Linearmotor-

Treiber 44 zum Bewegen des optischen Kopfes 40 ständig an, bis der Skalenwert die durch den nicht dargestellten Positions- oder Lagendetektor erfaßte Anfangs- oder Vorsatzposition (head position) erreicht. Wenn das Ausgangssignal des Sektorzählers 36 der berechneten Sektorzahl gleich ist, startet die Steuerschaltung 38 die Aufzeichnung der Daten. Die Aufzeichnungsdaten werden von der Steuerschaltung 38 zur Modulationsschaltung 56 geliefert, in welcher die Daten unter der Zeitsteuerung des Taktimpulses in den 2-7-Kode moduliert werden. Der 2-7-umgesetzte Kode wird dem Laser-Treiber 58 zugeführt, welcher den Halbleiter-Laser im optischem Kopf 40 nach Maßgabe des Modulationssignals des zugeführten 2-7-umgesetzten Kodes ansteuert. Auf diese Weise werden die Kodedaten an der bezeichneten Stelle der optischen Platte 10 aufgezeichnet. Wie vorher erwähnt, ist die Frequenz des der Modulationsschaltung 56 zugeführten Taktimpulses um so höher, je näher die Spurposition an der Außen- oder Umfangsseite der optischen Platte 10 liegt. Die Kodedaten werden daher auf der optischen Platte so aufgezeichnet, als ob die lineare Dichte konstant wäre, wodurch eine Datenaufzeichnung mit hoher Dichte realisiert wird.

Im Wiedergabe- oder Reproduktionsmodus des Systems ermittelt die Steuerschaltung 38 bei Eingang einer zu suchenden Blockzahl eine Spurzahl, eine Sektorzahl sowie Taktratendaten. Die Reproduktion beginnt, wenn der optische Kopf 40 eine gewünschte oder Soll-Blockposition erreicht. Das vom optischen Kopf 40 ausgegebene Signal wird der Binärumsetζschaltung 46 zugeführt. Das binär umgesetzte Signal bzw. die Kodedaten von der Binärumsetζschaltung 46 wird bzw. werden zur Demodulationsschaltung 48 geliefert. Letztere bewirkt eine umgekehrte (reversely) Umwandlung des 2-7-umge-

wandelten Kodes durch Zählen des Intervalls zwischen benachbarten oder aufeinanderfolgenden Kodedatenimpulsen unter Heranziehung des Reproduktionsimpulses. Die reproduzierten Daten werden zur Steuerschaltung 38 übertragen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird in der Demodulations-Schaltung 48 das Signal auf die im folgenden beschriebene Weise verarbeitet. Der Wähler 64 wählt normalerweise die Kodedaten von der Binärumsetzschaltung 46. Wenn der optische Kopf 40 einen Zugriff zu einem aufzeichnungsfreien Bereich auf der optischen Platte 10 herstellt, wählt der Wähler 64 das Ausgangssignal vom Frequenzteiler 66. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kodedaten nicht ausgelesen, und es wird kein Bezugsimpuls an eine phasenstarre Regelschleife zur Erzeugung des Reproduktionsimpulses in der folgenden Stufe angelegt. Zur Verhinderung dieses Vorkommnisses ist es nötig, die Pseudokodedaten oder das Ausgangssignal vom Frequenzteiler 66, mit den Kodedaten phasensynchronisiert, zu erzeugen. Aus eben diesem Grund wählt der Wähler 6 4 das Ausgangssignal des Frequenzteilers 66. Der Wähler 74 wählt das Ausgangssignal des Phasenkomparators 68 für die Phasensynchronisation des Reproduktionsimpulses mit den Kodedaten, oder er wählt das Ausgangssignal des Phasen/Frequenzkomparators 72 für die Phasen/Frequenzsynchronisation des Reproduktionsimpulses mit dem Taktimpuls.

Der in Fig. 5 im einzelnen dargestellte Frequenzkomparator 76 erfaßt oder ermittelt die Frequenz des Reproduktionsimpulses anhand des Taktimpulses. Wenn sich die Frequenz des Reproduktionsimpulses von einem vorbestimmten Frequenzwert aus, z.B. von der Frequenz des Taktimpulses, über den zulässigen Bereich hinaus verschiebt, wird ein Wählsignal erzeugt. Das Wählsignal ver-

anlaßt den Wähler 74, das Ausgangssignal vom Phasen/Frequenzkomparator 72 zu wählen. Wenn die Frequenz des Reproduktionsimpulses innerhalb eines tolerierbaren oder zulässigen Frequenzbereichs liegt, wählt der Wähler das Ausgangssignal des Phasenkomparator 68.

In der Anfangsstufe ist gemäß den Fig. 6A und 6B die Frequenz des Reproduktionsimpulses der Frequenz des Taktimpulses nicht gleich. Demzufolge liefert der Wähler 74 das Ausgangssignal des Phasen/Frequenzkomparators 72. Dieses Signal wird über den Phasen/Spannungswandler 80 und das Tiefpaßfilter 82 geleitet und dem spannungsgesteuerten Oszillator 70 eingespeist. Letzterer steuert bei Eingang dieses Signals den Reproduktionsimpuls zu seiner Phasen- und Frequenzsynchronisation mit dem Taktimpuls. Der Reproduktionsimpuls wird dem Kontroll- oder Prüflängenzähler 90 (Fig. 5) eingespeist, welcher für jeweils 70 Reproduktionsimpuls einen Impuls erzeugt. Das Impulssignal vom Prüflängenzähler 90 wird durch den Vorderflankendetektor 92 erfaßt und dann an den Frequenzverzögerungsdetektor 94 und den Frequenzvoreildetektor 96 als Kontroll- oder Prüflängenimpuls angelegt. Der Taktimpuls, der Reproduktionsimpuls und der Prüflängenimpuls sind in den Fig. 9A, 9B bzw. 9C dargestellt. Der Frequenzverzögerungsdetektor 94 und der Frequenzvoreildetektor 96 zählen jeweils die Taktimpulse während der Zeitspanne von dem Augenblick, zu dem der Vorderflankendetektor 92 einen Impuls erzeugt, bis zu dem Augenblick, zu dem er den nächsten Impuls liefert. Wenn der Zählstand weniger als 66 oder nicht weniger als beträgt, liefern diese Detektoren jeweils ein logisches Signal "1", das seinerseits als Wählsignal über das exklusive ODER-Glied 98 dem Wähler 74 zugeführt wird.

Wenn der vom spannungsgesteuerten Oszillator 70 gelieferte Reproduktionsimpuls dieselbe Frequenz und dieselbe Phase wie der Taktimpuls besitzt (vgl. Fig. 7A und 7B), ändert der Wähler 74 seinen Zustand, um das Ausgangssignal des Phasenkomparators 68 über den Phasen/Spannungswandler 80 und das Tiefpaßfilter 82 zum spannungsgesteuerten Oszillator 70 liefern zu lassen. Dieser Oszillator 70 erzeugt den Reproduktionsimpuls, der phasenmäßig mit den Kodedaten synchronisiert ist (vgl.

Fig. 8A und 8B). Unter Heranziehung dieses Reproduktionsimpulses formt die Reproduktionskode-Ausgabeschaltung 84 die aus der optischen Platte 10 ausgelesenen Kodedaten. Die geformten Kodedaten werden als 2-7-umgewandelter Kode zum Demodulator 86 geliefert, der sodann unter Heranziehung des Reproduktionsimpulses den 2-7-umgewandelten Kode in den ursprünglichen Zustand der Daten zurückversetzt.

Wenn die phasenstarre Regelschleife zur Erzeugung des Reproduktionsimpulses durch Störsignale beeinflußt wird, ändert sich eine Eingangsspannung zum spannungsgesteuerten Oszillator 70 vorübergehend, so daß (auch) die Frequenz des Reproduktionsimpulses variiert. Wie vorher beschrieben, wird der Reproduktionsimpuls im Phasenkomparator 68 lediglich einem Phasenvergleich mit den Kodedaten unterworfen. Bei einer Frequenzänderung ist es daher unmöglich, die geänderte Frequenz zu korrigieren. Es ist an dieser Stelle jedoch darauf hinzuweisen, daß sich die Zahl der während der Periode von 70 Reproduktionsimpulsen gezählten Taktimpulse von einer vorbestimmten Zahl, d.h. 70, aus über den zulässigen Frequenzbereich hinaus ändert. Sowohl der Frequenzverzögerungsdetektor 94 als auch der Frequenzvoreildetektor 96 liefern dabei ein Nichtkoinzidenzsignal. Aufgrund dieses Ausgangssignals wählt der Wähler 74 das Ausgangs-

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signal vom Phasen/Frequenzkomparator 72. Infolgedessen wird der Reproduktionsimpuls durch die phasenstarre Regelschleife so gesteuert oder eingestellt, daß er bezüglich sowohl Phase als auch Frequenz mit dem Taktimpuls synchronisiert ist. Infolge dieser phasenstarren Regelschleifensteuerung besitzt der Reproduktionsimpuls dieselbe Frequenz wie der Taktimpuls. Wenn insbesondere die Zahl der während der Periode von 70 Reproduktionsimpulsen gezählten Taktimpulse innerhalb des Bereichs von 70 ± 4 liegt, wird der Zustand des Wählers geändert. Sodann wird das Ausgangssignal des Phasenkomparators 68 wiederum dem spannungsgesteuerten Oszillator 70 zugeführt.

Der zulässige Bereich (oder auch Toleranzbereich) für die Frequenzverschiebungserfassung, der bei der beschriebenen Ausführungsform ±4 beträgt, kann durch Einstellung des Bereichswählers 78 geändert werden. Wenn beispielsweise anstelle des 2-7-umgewandelten Kodes die MFM-Kodeumwandlung angewandt wird, kann der zulässige Bereich auf den entsprechend der MFM-Kodeumwandlung gesetzt werden. Wenn der zulässige Bereich (oder Toleranzbereich) eingeengt und die Kontrolloder Prüflänge des Zählers 90 verkürzt wird, um die für den Vergleich in Anspruch genommene Zeit zu verkürzen, kann die Gesamtprüfzeit verkürzt werden. Weiterhin ist die Arbeitsweise des Systems stabil, wenn der zulässige Bereich im Datenauslesemodus weit eingestellt ist. Durch Einstellung des zulässigen Bereichs in Anpassung an den jeweiligen Fall kann mithin das Bilddateisystem optimal betrieben werden.

Erfindungsgemäß wird der Reproduktionsimpuls phasenmäßig mit den Kodedaten synchronisiert, und seine FrequenzverSchiebung wird unter Heranziehung des Taktimpul-

Modifizierte Frequenzmodulation

ses korrigiert. Während der Frequenzkorrekturperiode werden die demodulierten Kodedaten vollständig fehlerkorrigiert, so daß die Kodedaten einwandfrei wiedergegeben werden. Die Einbeziehung einer Präzisionsvorrichtung für die Erfassung der Frequenzverschiebung des Reproduktionsimpulses ist nicht erforderlich. Der erfindungsgemäße Frequenzregler kann als großintegrierter Schaltkreis ausgelegt sein.

Claims (5)

-i ■_ -w- -ι- 352287G PATENTANSPRUCHS

1. Datendemodulationsvorrichtung, umfassend eine Einrichtung (40) zum Auslesen von Kodedaten aus einem Aufzeichnungsträger, wobei die Kodedaten entsprechend dem Takt oder der Zeitsteuerung (timing) eines Taktimpulses einer vorbestimmten Frequenz moduliert und auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet worden sind,

mit dem Taktimpuls und den Kodedaten gespeiste Einheiten (68, 72, 80, 82, 70) zum Erzeugen eines sowohl phasen- als auch frequenzmäßig mit dem Taktimpuls synchronisierten Reprodukt ions impulses in einem *■

ersten Modus bzw. einer ersten Betriebsart und eines i

phasenmäßig mit den Kodedaten synchronisierten Re- **■

Produktionsimpulses in einem zweiten Modus bzw. einer zweiten Betriebsart und

eine Einheit (86) zum Demodulieren der Kodedaten nach Maßgabe des Takts oder der Zeitsteuerung des Reproduktionsimpulses,

gekennzeichnet durch eine an die den Reproduktionsimpuls erzeugende Einheit angeschlossene Einheit (76) zum Vergleichen der Frequenz des Reproduktionsimpulses mit derjenigen des Taktimpulses, wobei die Einheit (76) die den Reproduktionsimpuls erzeugende Einheit in den zweiten Modus, wenn eine Frequenzdifferenz zwischen dem Reproduktionsimpuls und dem Taktimpuls innerhalb eines zulässigen Bereichs (oder Toleranzbereichs) liegt, und in den ersten Modus setzt oder einstellt (setting),

wenn die Frequenzdifferenz nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt.

2. Datendemodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß die den Reproduktionsimpuls erzeugende Einheit einen spannungsgesteuerten Oszillator (70), einen Phasenkomparator (68) zum Erfassen der Phasendifferenz zwischen den Kodedaten und dem Ausgangsimpuls des spannungsgesteuerten

IQ Oszillators (70), einen Phasen/Frequenzkomparator

(72) zum Erfassen von Phasendifferenz und Frequenzdifferenz zwischen dem Taktimpuls und dem Ausgangsimpuls vom spannungsgesteuerten Oszillator (70) sowie einen Wähler (74) zum selektiven Zuführen des

"L5 Ausgangssignals des Phasenkomparator (68) oder des Phasen/Frequenzkomparators (72) zum spannungsgesteuerten Oszillator (70) umfaßt, wobei das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators (70) als * Reproduktionsimpuls dient,

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3. Datendemodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduseinstelleinheit einen Kontroll- oder Prüflängenzähler (90) zum Frequenzteilen des Reproduktionsimpulses mit einem vorbestimmten Frequenzteilungsverhältnis und

Detektoreinheiten (94, 96) zum Zählen des Taktimpulses zwischen aufeinanderfolgenden, vom Prüflängenzähler (90) ausgegebenen Impulsen und zum Prüfen, ob eine Differenz zwischen dem Zählstand und dem Frequenzteilungsverhältnis des Prüflängenzählers (90) innerhalb eines zulässigen Bereichs (oder Toleranzbereichs) liegt oder nicht, umfaßt.

4. Datendemodulationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zulässige Bereich der

1 Detektoreinheiten variabel ist.

5. Datendemodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodedaten 2-7-umge-5 wandelte Kodedaten sind.