JPS6361505A - 二値化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分！？］ 本発明は二値化回路に係り、特に直浣電圧成分の変動を
伴なう入力信号な二値信号に変換する二値化回路に関す
る。

［従来技術］ 入力信号な二値信号に変換する二値化回路は、情報処理
装置、例えば光ファイル、コンパクトディスク等の光学
的情報記録担体から情報を取り出す光学的情報記録再生
装置に多く用いられている。

第１２図は従来の二値化回路の一例を示す回路Ｍである
。

第１２［Ａに示すように、本例の二値化回路は基準電圧
源３７と、反転入力端子に該基準電圧源３７により基準
電圧か入力され且つ非反転入力端子に入力信号３８が入
力されるコンパレータ３６とから構成される。

この二値化回路に入力信号３８か入力されると、上記基
準電圧値より高い電圧の信号範囲ではハイレベル、低い
電圧の信号範囲ではロウレベルの二値信号３９か出力さ
れる。

第１３図は従来の二値化回路の他の例を示す回路［４で
ある。

本例の二値化回路はコンパレータ４１の反転入力端子の
電位をｏｙとし、非反転入力端子にＩＩＰＦ（高域通過
フィルタ）４０を介して入力信号を加えるものであり、
入力信号３８の低周波数成分が１１ＰＦ４０によりカッ
トされて非反転入力端子に入力されると、正電圧の信号
範囲ではハイレベル、負電圧の信号範囲ではロウレベル
の二値信号３９か出力される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記二値化回路において、第１４図（ａ）に示すような
直流電圧成分の変動を伴う入力信号が入力された場合、
前者の二値化回路では基準電圧４４を超える電圧４３の
信号範囲は検出されないのて、検出されない領域か生じ
たり、又検出される二値信号の位相誤差を生じ、正確な
二値信号が得られない問題が生じる。

第１４図（ｂ）は二値信号を示す波形図であり、入力信
号の中央付近に対応する部分は略正しい二値化が行なわ
れているか、両側の部分は、入力信号の基準電圧より低
い信号範囲が直流電圧成分の変動の為に少なくなるので
、大きな位相誤差を生ずる。

また後者の二値化回路においても、低周波成分の直流電
圧変動は除去できるものの、直流電圧変動の周波数が入
力信号の変調信号成分の周波数に近くなると、ＩＩＰＦ
で直流電圧成分を除去することが困難となり、同様な問
題を生じていた。

未発ＩＩは入力信号の変調信号成分のみを取り出すこと
ができ、又位相誤差の少ない正確な二値信号を出力する
ことのてきる二値化回路を提供することにある。

［問題点を解決するための−Ｌ段］ Ｌ記の問題点は、入力信号を微分信号に変換する微分手
段と、この微分信号の極大値と極小値を検出する検出手
段と、該極大値と該極小（１’ｆの検出信号により二値
信号の信号レベルを変化させる信号発生手段とからなる
本発明の二値化回路によって解決される。

［作　用］ 末完ＩＪは人力信号の変調信号成分か直？ｌｉ、電圧の
変動成分と比べて、電圧変動の傾きか大きいことから、
入力信号の電圧変動の傾きの変化を示す微分信号の極大
値と極小値とにより二値信号を発生させて、直流電圧の
変動成分による影響を除去するものである。

［実施例］ 以下本発明の実施例について詳細に説明する。

なお、以下の説明においては、二値化回路の一使用例で
ある光学的情報記録再生装置を例に取り上げて説明する
。

第５図は、光カートの記録フォーマットを示す模式的Ｙ
面図である。

同図において、情報記Ｑ担体である光カードｌ上には記
録領域２か設けられ、記録領域２はハント３か複数配列
されて形成されている。更にバント３はトラック４と後
述するスタートビットおよびストップビットが多数配列
されて形成され、トラック４は数十〜ＩＯθビット程度
の情報容量を有している。また、各バンドはレファレン
スライン（以下、Ｒラインとする。）によって区切られ
ている。なお、矢印Ａは再生時における光カートｌの移
動方向である。

第６図は、光カード再生装置の概略的構成図である。

同図において、光カードｌは回転機４ｍ’）６によっ、
　　て矢印Ａ方向に移動可億である。光カードｌに記録
された情報は、トラック毎に光ヘット１１によって読取
られ再生される。まず、ＬＥＤ　ｈ９の光源７から光か
レンズ系８によって集光され、情報が記録されているあ
るトラック４を照明する。照明されたトラック４の像は
結像光学系９によってセンサアレイ１０上に結像し、前
記トラック４に記録されている情報に対応した電気信号
がセンサアレイ１０から出力される。前記トラック４の
読増りか終了すると、光カード１が矢印入方向に、又は
光ヘッド１１かバンド３の配列方向（矢印Ｃ方向）に移
動して、次のトラ・ンクの情報読取りか同様に行われる
。

第７図は、第５１ｆｆｌに示す光カートの記録フォーマ
ットの一部拡大模式図である。ただし、ＩＡ中中線線部
１３ａ情報“ｌ”を示している。

同図において、情報トラック１４は、分Ｓ領域１２によ
って、情報トラック１４のビットの並び方向に隣接する
情報トラックと分離される。また、情報トラック１４と
分路領域１２とて構成されるトラックか複数配列されて
バンド３を構成すル、ハンド３は複・数列配こされ、バ
ント３内の分蔑領域１２の列が隣接する情報トラック間
を分離するためのＲラインとなる。

Ｒラインの情報は他のデータ領域のトラック幅よりも短
い長さて記録されている。

データ領域のトラック幅とＲラインの情報記録幅の比は
約１　：　ｌ／２程度である。

各中位データ領域１３に格納されるデータはＭＦＭ　（
Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎ　）変調されて記録されている。ＭＦＭ変調方
式によって記録された信号には、Ｔ、１．ｓ　Ｔ、２Ｔ
の長さの信号しか含まれない、ここで、Ｔは信号の最小
反転間隔てあり、第５図に示す記録フォーマットにおけ
る１ビツトに相当する。すなわち、情報トラック１４に
記録されている情報には４Ｔ以上の反転間隔は含まれな
い。

そこで、４丁の反転間隔を有する領域を情報トラックを
分離するための分離領域１２として用いる。たとえば、
“０１１１１０”の分離信号を。

情報トラックの読取り方向又は配列方向に記録しておく
。勿論、これに限定されるものではなく。

読取った時に結果的に区別できるように記録しておける
ものであればよい。

また、情報トラック１４は１６個の単位データ領域１３
を有し、合計８０ビツトで構成されている。

上記のように、分離領域１２には、情報トラック１４中
に現われない連続同一符号を含んでいるために、Ｒライ
ン検知が確実となる。

次に、上記情報記録担体の再生方法について説明する。

ここては、第７図に示す記録フォーマットを有する情報
記Ｑ担体として光カードを取り上げ、その光カードから
情報を読み取る：ｉ２！Ｉとして、第６１２１に示す再
生装置を用いる。また、第８図に示すように、ここでは
光カートの記録領域における１ビツト１５がセンサアレ
イ１０のセル１６の４個分に結像するように光学的倍率
を選択している。たとえば、光カートの１ビツト１５の
大きさを１０ｇｍ、センサアレイ１０のセル１６の大き
さを１５ｇｍとすれば、４Ｘ１５／１０＝６（倍）の倍
率を結像光学系９にもたせればよい。

第９図は、情報記録押体の再生方法を示す説明（Ａであ
る。

同図において、光カード上の記録領域に、バンド３と、
バンド３に隣接するハンド３ａおよび３ｂと、各ハント
の情報トラック１４．１４ａ。

１４ｂと、各情報トラックを分離するための分離領域１
２．１２ａ、１２ｂとが、第７図に示す）オーマットで
形成されている。ここで、ｌバンドのトラックは、分離
領域（６ビツト）と情報トラック（８０ビツト）合計８
６ビツトて形成されている。したかって、ｌバントのト
ラックはセンサ）　　　　アレイ１０ｈては３４４個の
セル１６上に結像される。

そこで、ここでは、５１２個のセル１６を有するＣＣＤ
をセンサアレイｌＯとして用い、読取り対象である情報
トラック１４に隣接する情報トラック１４ａおよび１４
ｂの一部もセンサアレイ１０上に結像するように読取り
領域１７を設定している。

分離領域１２を検出した時点から、取出したクロックに
よって情報トラック１４に記録されている情報を再生し
、分離領域１２ｂを検出することで情報＋ｒｊ生動生動
節＋ｈする。

第１Ｏ図は、上記再生方法を実施する光カート再生装置
のブロック図である。

同図において、読取り領域１７を有するセンサアレイ１
０はセンサアレイドライバ１８からの駆動クロック１９
によって駆動され、その出力０号２０は同じくドライバ
１８で増幅され、ビデオ信号２１として二値化回路２２
へ入力する。二値化回路２２で二値化されたビデオ信号
は、ＮＲＺＩ信号２３としてクロック再生回路２４、肝
慧復謂回路２６およびＲライン検知回路２８へそれぞれ
出力される。

クロック再生回路２４は、ＮＲＺＩ信号２３からクロッ
ク信号２５を取り出し、ＭＦ滅復調回路２６へ出力する
。１繭復調回路２６はクロック信号２５とＮＲＺＩ信ｔ
）２３とを入力して、復調信号であるＮｌ２信−￥２７
を出力する。一方、Ｒライン検知回路２８は、４分周回
路２９から駆動クロック１９を分周したクロック信号３
０と、二値化回路２２からＮＲＺＩ信号２３とを入力し
、Ｒライン検知信号３１を肝滅復謂回路２６へ出力する
。ＭＦＭ復調回路２６は、Ｒライン検知信号３１に従っ
て、ＮＲＺ信号２７を出力する。

第１１図は、上記Ｒライン検知回路２８のブロック図で
ある。同図において、シフトレジスタ３２の直列入力端
子にはＮＲＺＩ信号２３が入力し、クロック入力端子に
は４分周されたクロック信号３０が入力する。また、シ
フトレジスタ３２の６ビツトの並列出力端子は、”０１
１１１０”の−致回路３３の入力端子に各々接続されて
いる。−致回路３３の一致信号はライン検知信号３１と
してＭＦ−復調回路２６へ出力される。

このような構成を有する再生装置の具体的動作を第５図
および第９図を参照しながら説明する。

センサアレイ１０か駆動クロック１９によって読取り領
域１７を矢印Ｂ方向に走査すると、まずＮＲ）：Ｉ信号
２３は、隣接する情報トラック１４ａの一部分の情報の
読取り信号となる。この信号は、前述したように、原理
上反転間隔はＴ、１．５Ｔ。

２Ｔたけであるために、ＰＬＬ回路等を用いたクロック
再生回路２４によって最小反転間隔Ｔを取り出しクロッ
ク信号２５を再生することができる。

このクロック信号２５によって、ＮＲＺＩ信号２３か肝
−復調回路２６てＮＲＺ信号２７に復調される。

しかし、最初のＲライン検知信号３１を入力しない限り
ＭＦＩＩ復調回路２６は動作しない。すなわち、Ｒライ
ン検知回路２８のシフトレジスタ３２には読取り領域１
７における各ビット信号が順次入力し、常に６ビツト分
の信号が満たされている。したかって、シフトレジスタ
３２の格納内容か分離領域１２又は１２ｂの記録内容、
すなわち０１１１１０”に一致しない限り、Ｒライン検
知信号３１は出力されない。

最初の分ｇｌ争域１２の６ビツトの情報かシフトレジス
タ３２に格納されると、一致回路３３からＲライン検知
信号３１か出力され、それによってＭＦＩｇ復調回路２
６は復調動作を開始する。しだがって、読取り対象であ
る情報トラック１４の情報に対応するＮＲＺ信号２７か
再生信号として出力される。

そして、次の分離領域１２ｂの情報がシフトレジスタ３
２に格納されると、一致回路３３からＲライン検知信号
３１か出力され、ＭＦＭ復調回路２６は再生信号の出力
を停止する。

このようにして、読取り対象である情報トラック１４の
情報再生がセルフクロックによって実行される。以下同
様に、光カードの矢印入方向の移動又はセンサアレイｌ
ＯをＮＳ載した光ヘッド１１の矢印Ｃ方向の移動によっ
て所望の情報トラックか読取り対象として選択され、そ
の情報が再生される。

次の」二記光カード再生装置に用いる本発明の二値化回
路について説明する。

第１図は本発明の二値化回路を説明するためのブロック
図である。

同図において４人力信号たるビデオ信号２１は微分手段
たる微分回路４５により微分され微分信号４９を検出手
段たる極大値検出塁４６、極小値検出器４７に出力する
。極大値検出塁４６は微分信号４９の極大値を検出し、
極大値検出パルス５０を出力し、極小値検出器４７は微
分信号４９の極小値を検出し、極小値検出パルス５１を
出力する。信号発生手段たるフリップフロップ４８は極
大値検出パルス５０により二値信号３９の信号レベルを
ロウレベルからハイレベルに変化させ、極小イ１検出パ
ルス５１により二値信号３９の信号レベルなハイレベル
からロウレベルへと変化させる。

以下１．に記二値化回路の動作について説明する。

第２図は（ａ）〜（ｅ）」−記二値化回路の各構成ｆ。

段の出力信号の波形図である。

第２図（ａ）は第１０図に示したビデオ信号２１の波形
図であり、ビデオ信号２１は直流電圧成分とセンサアレ
イ１０に入射する光量の強弱に対応する変調信号たる交
流電圧成分とか屯畳された波形となる。同図において、
ビデオ信１）２１の電圧の低い部分の方かセンサアレイ
１０への入射光量が大きい、従って交流電圧成分の負側
のピークは光カードの高反射率部分、正側のピークは低
反射率部分を示している。すなわち、交流電圧成分の凹
凸は記録された情報の内容を示すものである。

なおビデオ信号２１は情報トラック内の情報パターン、
センサアレイＩＯの各素子間の感度むら、照明光学系９
の照明むら等によって直流電圧成分が変動する。

このビデオ信号２１を微分回路４５に加えると、微分信
号は第２図（ｂ）に示すように、ビデオ信号３８の立ち
下がり部分の最大の傾きを有する点は極小値を、立ち上
がり部分の最大の傾きを有する点は極大値を示し、直流
電圧成分の変動は完全に除去されたものとなる。微分信
号４９の極値は光カート」二に記録された高反射率パタ
ーンと低反射率パターンとの境界を正確に示し、直流電
圧成分の変動による位相誤差は生じない。

上記微分信号４９は極大値検出器４６及び極大値検出器
４７に加えられ、極大値検出器４６からは第２図（Ｃ）
に示すように、極大値検出パルス５０が出力され、極小
値検出器４７からは第２図（ｄ）に示すように極小値検
出パルス５１か出力される。

フリップフロップ４８は第２図（ｅ）に示すように、極
大値検出パルス５０及び極小値検出パルス５１によって
出力信号レベルを変化させ二値信号３９を出力する。

二値信号３９には位相誤差かなく、且つ照明光学系によ
り照明される全領域を有効に利用できるので、センサア
レイｌＯ上に結像された情報トラックの全領域を有効な
記録領域として使用することかできる。またその結果と
して、照明光学系。

結像光学系の光学系設計が容易となり、光ヘッドと情報
トラックとの位置合せが容易になる等の効果をも有して
いる。ざらに二値信号に位相誤差かないのて読み増りエ
ラーが非常に低い確率となる効果も有している。

次に本発明の二値化回路の一実施例について説明する。

第３図は微分回路４５の構成例を示す回路図である。第
３図（ａ）はコンデンサと抵抗による微分回路、第３図
（ｂ）は演算増幅器を用いた微分回路である。いずれの
回路構成におていもビデオ信号２１を入力することによ
り微分信号４９を出力する。

第４図は極大値検出器４６．極小値検出器４７、フリッ
プフロップ４８の構成例を示す回路図である。

極大値検出器４６はコンパレータ５２とこのコンパレー
タの反転入力端子に接続された基準電圧ｒＸ５４とから
構成され、微分信号４９の極大値に相当する信号電圧と
基準電圧Ｖ、とが比較され、極大値検出パルス５０が出
力される。

極小値検出器４７はコンパレータ５３とこのコンパレー
タの反転入力端子に接続された基準電圧源５５とから構
成され、微分信号４９の極小値に相ちする信号電圧と基
準電圧ｖ２とが比較され。

極小イｆ検出パルス５１か出力される。

基準電圧源５４．５５のそれぞれの基準電圧値Ｖ　＋　
、　Ｖ　２は微分信号４９の極大値、極小値の変動幅を
考慮して設定される。

フリップ・フロップ４８は、Ｄフリップ・フロップ５６
によって構成され、極大値検出パルス５０がＤフリップ
・フロップ５６のプリセット端子、極小値検出パルス５
１かＤフリップ・フロップ５６のクリヤ端子に接続され
ている。プリセット端子、クリヤ端子に入力されるそれ
ぞれのパルスによってＤフリップ・フロップ５６のＱ端
子の出力は第２図（ｅ）に示すような二値信号３９とな
る。

以Ｌ、本発明の二値化回路の一実施例について説明した
か回路４ｗ成は本実施例の構成に限らず、同様な働きを
する他の回路構成であってもよい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明の二値化回路によれ
ば、入力信号の電圧変動の傾きの変化を示す微分信号の
極大値と極小値とから、二値信号を発生させて、直流電
圧の変動成分による影費を除去することにより、筒易な
構成て二値信りの位相誤差を減少させ、入力信号の直ｆ
ｉ電圧成分の変動による読み誤りの少ない正確な二値信
号を得ることがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二値化回路を説明するためのブロック
図である。 第２図は上記二イ１化回路の各構成手段の出力０時の波
形図である。 第３図は微分回路の構成例を示す回路図である。 第４図は極大値検出器、極小値検出器、フリップフロッ
プの構成例を示す回路図である。 第５図は、光力−１−の記録フォーマットを示す模式的
平面図である。 第６図は、光カード再生装置の概略的構成図である。 第７図は、光カードの記録フォーマットの一部拡大模式
図である。 第８図は光学ヘットの光学的倍率の説明図である。 第９図は、光カートの再生方法を示すための説明図でる
。 第１０図は、光カードの再生方法を実施する光カート出
生装置のブロック図である。 第１１図はＲライン検知回路のブロック図である。 第１２図は従来の二値化回路の一例を示す回路図である
。 第１３図は従来の二値化回路の他の例を示す回路図であ
る。 第１４１”４は従来の二値化回路の動作を説明する波形
図である。 ２１・・・ビデオ信号 ３９・・・二値信号 ４５・・・微分回路 ４６・・・極大値検出器 ４７・・・極小値検出器 ４８・・・フリップフロップ ４９・・・微分信号 ５０・−・極大値検出パルス ５１・−・極小値検出パルス 代理人　弁理士　　山　　下　　穣　　モ第１図 第２図 第３図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） 第４図 、４６ 第５図 第６図 第７図 第８図 口 口 口 第９図 第１０図 第１１　　ロ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号を微分信号に変換する微分手段と、この微分信
   号の極大値と極小値を検出する検出手段と、該極大値と
   該極小値の検出信号により二値信号の信号レベルを変化
   させる信号発生手段とを有する二値化回路。