PL196698B1 - Sposób i urządzenie do odczytu danych z optycznego nośnika zapisu - Google Patents

Abstract

1. Sposób odczytu danych z optycznego no snika zapisu, w którym ca lkuje si e za pomoc a integratora zdyskretyzowany sygna l wej sciowy wyprowadzony z wi azki swietlnej odbitej od optycznego no snika zapisu, przy okre slonej sta lej czasu, przy czym tworzy si e sygna l zintegrowany, który poddaje si e filtracji dolnoprzepustowej za pomoc a filtru dolno-przepustowego, znamienny tym, ze sygna l wyj sciowy filtru dolnoprzepustowego (16) porównuje si e za pomoc a komparatora (7) z okre slon a warto sci a progow a (S1, S2, S3), zmienia si e sta la czasu (T, Tx, TIx) integratora (15) w przypadku odbiegania tego sygna lu wyj sciowego od warto sci progowej (S1, S2, S3) zwi eksza- j ac j a lub zmniejszaj ac, ponadto doprowadza si e sygna l wyj sciowy filtru dolnoprzepustowego (16) jako warto sc sred- ni a (M) do rozdzielacza danych (5), za pomoc a którego poddaje si e konwersji wyj sciowy sygna l skanera optycznego (2) na uformowany sygna l wyj sciowy (HF''). 8. Urz adzenie do odczytu danych z optycznego no snika zapisu, zaopatrzone w skaner optyczny do ska- nowania no snika zapisu za pomoc a wi azki swietlnej i do generowania sygna lów skanowania na podstawie odbi- cia wi azki, po laczony z rozdzielaczem danych do konwersji sygna lu skanowania na sygna l binarny, do którego do laczony jest blok u sredniaj acy do kszta ltowania warto sci sredniej z sygna lu skanowania stanowi acej sygna l wej sciowy rozdzielacza danych, przy czym do bloku u sredniaj acego jest do laczony blok steruj acy, znamienne tym, ze blok steruj acy (14) ma blok (8) warto sci porównawczej (S) po laczony poprzez pierwszy komparator (7) i generator sta lej czasu (9) z wyj sciem sta lej czasu (T) bloku steruj acego (14), a ponadto ma blok ekstrapolacyjny (10) swym wyj sciem porównawczej warto sci sygna lu cyfrowego (HFN) po laczony poprzez drugi komparator (11) i genera- tor warto sci offsetu (13) z wyj sciem warto sci offsetu (OF) bloku steruj acego (14), przy czym pierwszy i drugi komparator (7 i 11) ma drugie wej scie po laczone z wyj sciem warto sci sredniej (M) bloku u sredniaj acego (6). PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196698 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 344636 ^{(51) Int.Cl.}

G06K 7/00 (2006.01) G06K 7/10 (2006.01) G11B 7/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 18.12.2000 (54) Sposób i urządzenie do odczytu danych z optycznego nośnika zapisu

	(73) Uprawniony z patentu: DEUTSCHE THOMSON-BRANDT GmbH,
(30) Pierwszeństwo:	Villingen-Schwenningen,DE
20.12.1999,DE,19961440.7	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 02.07.2001 BUP 14/01	Alexander Kravtchenko, Villingen-Schwenningen,DE Marten Kabutz,Villingen,DE Bruno Peytavin,Grenoble,FR
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik:
	Ludwicka Izabela, PATPOL Sp. z o.o.

1. Sposób odczytu danych z optycznego nośnika zapisu, w którym całkuje się za pomocą integratora zdyskretyzowany sygnał wejściowy wyprowadzony z wiązki świetlnej odbitej od optycznego nośnika zapisu, przy określonej stałej czasu, przy czym tworzy się sygnał zintegrowany, który poddaje się filtracji dolnoprzepustowej za pomocą filtru dolno-przepustowego, znamienny tym, że sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego (16) porównuje się za pomocą komparatora (7) z określoną wartością progową (S1, S2, S3), zmienia się stałą czasu (T, Tx, TIx) integratora (15) w przypadku odbiegania tego sygnału wyjściowego od wartości progowej (S1, S2, S3) zwiększając ją lub zmniejszając, ponadto doprowadza się sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego (16) jako wartość średnią (M) do rozdzielacza danych (5), za pomocą którego poddaje się konwersji wyjściowy sygnał skanera optycznego (2) na uformowany sygnał wyjściowy (HF'').

8. Urządzenie do odczytu danych z optycznego nośnika zapisu, zaopatrzone w skaner optyczny do skanowania nośnika zapisu za pomocą wiązki świetlnej i do generowania sygnałów skanowania na podstawie odbicia wiązki, połączony z rozdzielaczem danych do konwersji sygnału skanowania na sygnał binarny, do którego dołączony jest blok uśredniający do kształtowania wartości średniej z sygnału skanowania stanowiącej sygnał wejściowy rozdzielacza danych, przy czym do bloku uśredniającego jest dołączony blok sterujący, znamienne tym, że blok sterujący (14) ma blok (8) wartości porównawczej (S) połączony poprzez pierwszy komparator (7) i generator stałej czasu (9) z wyjściem stałej czasu (T) bloku sterującego (14), a ponadto ma blok ekstrapolacyjny (10) swym wyjściem porównawczej wartości sygnału cyfrowego (HFN) połączony poprzez drugi komparator (11) i generator wartości offsetu (13) z wyjściem wartości offsetu (OF) bloku sterującego (14), przy czym pierwszy i drugi komparator (7 i 11) ma drugie wejście połączone z wyjściem wartości średniej (M) bloku uśredniającego (6).

PL 196 698 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do odczytu danych z optycznego nośnika zapisu.

Urządzenie tego rodzaju znane jest na przykład z dokumentu EP-A-800 163. W tym urządzeniu z sygnał u skanowanego tworzona jest wartość ś rednia, która sł u ż y jako sygnał wejś ciowy rozdzielacza danych. Blok sterujący służy do zmiany stałej czasowej dla procesu uśredniania, przy występowaniu dużych zmian analogowego sygnału skanowania, spowodowanych granicami różnych obszarów ścieżek danych na nośniku zapisu. Za wadę znanego urządzenia można uważać to, że jakkolwiek adaptacja wartości średniej, w przypadku przejścia od obszaru jednego typu danych do innego, zachodzi bardziej gwałtownie, niż bez zmiany stałej czasu, to tym niemniej adaptacja wartości średniej jest ograniczona do tego typu przejścia.

W dokumencie US 5.901.128 przedstawiono urządzenie odtwarzają ce zapisaną informację , które ma optyczny skaner do skanowania nośnika zapisu za pomocą wiązki świetlnej i do generowania sygnałów skanowania z wiązki odbitej. Urządzenie jest również zaopatrzone w blok uśredniający, wytwarzający wartość średnią z sygnału skanowania.

W dokumencie EP 0.933.758 przedstawiono urządzenie odtwarzające informację optyczną, które ma optyczny skaner do skanowania nośnika zapisu za pomocą wiązki świetlnej i do generowania sygnałów skanowania z wiązki odbitej. Urządzenie jest również zaopatrzone w rozdzielacz danych do konwersji sygnału skanowania generowanego na wyjściu skanera optycznego na sygnał binarny.

Sposób odczytu danych z optycznego nośnika zapisu, w którym całkuje się za pomocą integratora zdyskretyzowany sygnał wejściowy wyprowadzony z wiązki świetlnej odbitej od optycznego nośnika zapisu, przy określonej stałej czasu, przy czym tworzy się sygnał zintegrowany, który poddaje się filtracji dolnoprzepustowej za pomocą filtru dolnoprzepustowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego porównuje się za pomocą komparatora z określoną wartością progową, zmienia się stałą czasu integratora w przypadku odbiegania tego sygnału wyjściowego od wartości progowej, zwiększając ją lub zmniejszając. Ponadto doprowadza się sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego jako wartość średnią do rozdzielacza danych, za pomocą którego poddaje się konwersji wyjściowy sygnał skanera optycznego na uformowany sygnał wyjściowy.

Korzystnym jest, że w etapie porównania sygnałów za pomocą komparatora, stosuje się zbiór wartości progowych, przy czym w etapie zmiany stałej czasu wykorzystuje się różne stałe czasu dla każdej pary sąsiednich zakresów wartości, oddzielonych przez jedną z wartości progowych.

Korzystnym jest, że sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego poddaje się korekcji przed doprowadzeniem jako wartość średnia do rozdzielacza danych.

Korzystnym jest, że dla zapewnienia korekcji przeprowadza się sumowanie sygnału wyjściowego filtru dolnoprzepustowego z wartością offsetu.

W odmiennym rozwią zaniu według wynalazku sposób odczytu danych z optycznego noś nika zapisu charakteryzuje się tym, że określa się za pomocą bloku ekstrapolacyjnego czasowy punkt prawdopodobnego przejścia przez zero sygnału wyjściowego wyprowadzonego z wiązki świetlnej odbitej od optycznego nośnika zapisu, określa się wartość tego sygnału wyjściowego w czasowym punkcie prawdopodobnego przejścia przez zero, porównuje się tę wartość z wartością średnią sygnału wyjściowego filtru dolnoprzepustowego, przy czym zwiększa się tę wartość średnią jeżeli porównanie daje w wyniku odchylenie dodatnie, zmniejsza się wartość średnią jeżeli porównanie daje w wyniku odchylenie ujemne, a utrzymuje się wartość średnią bez zmian, jeśli nie występuje odchylenie. Ponadto wartość średnią wprowadza się do rozdzielacza danych, za pomocą którego poddaje się konwersji wyjściowy sygnał skanera optycznego na uformowany sygnał wyjściowy.

Korzystnym jest, że wartości sygnału wyjściowego dla przynajmniej dwóch kolejnych przejść przez zero porównuje się z wartością średnią, przy czym tę wartość średnią zmienia się tylko wtedy, gdy minimalna liczba wartości porównawczych ma ten sam znak.

Korzystnym jest, że sygnał wejściowy najpierw poddaje się konwersji analogowo-cyfrowej za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego, a następne etapy realizuje się cyfrowo.

Urządzenie do odczytu danych z optycznego nośnika zapisu, zaopatrzone w skaner optyczny do skanowania nośnika zapisu za pomocą wiązki świetlnej i do generowania sygnałów skanowania na podstawie odbicia wiązki, połączony z rozdzielaczem danych do konwersji sygnału skanowania na sygnał binarny, do którego dołączony jest blok uśredniający do kształtowania wartości średniej z sygnału skanowania stanowiącej sygnał wejściowy rozdzielacza danych, przy czym do bloku uśredniającego jest dołączony blok sterujący, według wynalazku charakteryzuje się tym, że blok sterujący ma

PL 196 698 B1 blok wartości porównawczej, połączony poprzez pierwszy komparator i generator stałej czasu z wyjściem stałej czasu bloku sterującego, a ponadto ma blok ekstrapolacyjny swym wyjściem porównawczej wartości sygnału cyfrowego połączony poprzez drugi komparator i generator wartości offsetu z wyjś ciem wartoś ci offsetu bloku sterują cego, przy czym pierwszy i drugi komparator ma drugie wejście połączone z wyjściem wartości średniej bloku uśredniającego.

Korzystnym jest, że za komparatorem włączony jest blok powtórnej kontroli, z wyjściem sygnału sterującego połączonym z blokiem uśredniającym.

Korzystnym jest, że za skanerem optycznym jest włączony przetwornik analogowo-cyfrowy, który swym wyjściem zdyskretyzowanego sygnału jest połączony z rozdzielaczem danych mającym wyjście uformowanego sygnału.

Zgodnie z wynalazkiem opracowano sposób i urządzenie do odczytu optycznego nośnika zapisu, w których wartość średnia zastosowana w rozdzielaczu danych może być również adaptowana do zaburzeń podczas skanowania nośnika zapisu.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się wartość średnią, w przypadku rozdzielacza danych urządzenia do odczytu kodu zmiennodługościowego. Sposób polega na całkowaniu sygnału wejściowego z konkretną stałą czasu, filtrowaniu dolnoprzepustowym scałkowanego sygnału i zarówno generowaniu sygnału przefiltrowanego dolnoprzepustowo, jak i sprawdzeniu go z użyciem wartości progowej. Jeżeli wartość sygnału po filtrowaniu dolnoprzepustowym znajduje się powyżej wartości progowej, to ustawia się lub zachowuje pierwszą stałą czasu. Jeżeli ta wartość jest mniejsza od wartości progowej, to ustawia się lub zachowuje drugą stałą czasu. Etapy te wykonywane są dla każdego cyklu zegara, lub w innych regularnych odstępach czasu. Zaleta takiego rozwiązania polega na osiągnięciu szybkiej adaptacji integratora w przypadku większych spadków wartości średniej poniżej, lub wzrostów tej wartości średniej wartości progowej powyżej, wartości progowej. Dzięki temu, zawsze otrzymuje się optymalną wartość średnią, która zostaje podana do rozdzielacza danych w charakterze sygnału wejściowego.

Zgodnie z wynalazkiem zapewniona jest kontrola z wykorzystaniem wielu wartości progowych i różnych stałych czasowych, zależnie od wartości progowych, między którymi zmienia się poziom sygnału po filtracji dolnoprzepustowej. Występuje zatem lepiej dopasowana reakcja na zmiany sygnału po filtracji dolnoprzepustowej, czyli również wartości średniej. W przypadku tylko niewielkiego spadku, w którym dane nadal mogą być odtwarzane, realizuje się tylko niewiele szybszą adaptację wartości średniej, w celu utrzymania na względnie niskim poziomie stopy błędów odtwarzanych danych. W tym przypadku, w niektórych sytuacjach moż liwe jest nawet odtwarzanie sygnał u danych bez błędów, zależnie od jakości sposobu korekcji i zależnie od wpływów. Przy większym spadku dopuszcza się wyższą stopę błędów, tak aby mimo to możliwe było utworzenie poprawnej wartości średniej dla rozdzielacza. Nawet w przypadku takiego zwiększenia stopy błędów, w większości przypadków jest nadal możliwe przynajmniej sporadyczne poprawne identyfikowanie konkretnych danych i tym samym podtrzymanie specyficznych funkcji urządzenia, co byłoby niemożliwe bez obecności poprawnej wartości średniej. Dzięki temu, jest możliwe na przykład dalsze identyfikowanie niektórych informacji sterujących, danych wskazujących miejsce lub czas, lub podobnych danych.

Skorygowany sygnał po korekcji dolnoprzepustowej wyprowadza się jako wartość średnią. Takie rozwiązanie umożliwia dodatkową korekcję wartości średniej, która nie objawia się zmniejszeniem wartości średniej poniżej wartości progowej. Podwyższa to jakość odtwarzania danych.

Korzystnie, wprowadza się wartość offsetu dla korekcji sygnału po filtracji dolnoprzepustowej. Umożliwia to kompensację na przykład offsetu powstającego przy produkcji nośnika rejestracyjnego.

W odmiennym rozwią zaniu sposobu wedł ug wynalazku okreś la się punkt prawdopodobnego przejścia przez zero sygnału wyjściowego, jak również wartości sygnału wyjściowego w tym punkcie przejścia przez zero. Wartość ta jest porównywana z wartością średnią, a wartość średnia jest zwiększana w przypadku odchylenia dodatniego i zmniejszana w przypadku odchylenia ujemnego, natomiast jeśli nie występuje odchylenie, to wartość średnia utrzymuje się bez zmian. Umożliwia to korekcję offsetu spowodowanego odchyleniami długości znaczników danych na nośniku zapisu, na przykład spowodowanymi wadami produkcyjnymi.

Wartości sygnału wyjściowego dla przynajmniej dwóch kolejnych przejść przez zero, są porównywane z wartością średnią i zmiany wartości średniej dokonywane są tylko wtedy, gdy wszystkie lub przynajmniej większość z odchyleń jest jednokierunkowa. Jest to korzystne ze względu na możliwość uniknięcia błędów powodowanych przez wartości o dużej wartości błędu lub przez fluktuacje w zasadzie stałej wartości. Okazało się szczególnie korzystne oszacowanie dwóch kolejnych przejść przez

PL 196 698 B1 zero i dokonanie zmiany tylko, kiedy obydwa odchylenia są dodatnie lub obydwa są ujemne. Tylko w przypadku większej liczby takich rozpatrywanych wartości jest korzystne dopuszczenie niewielkiej liczby odchyleń, na przykład rzędu wielkości 10% do 15%.

Według wynalazku poddaje się sygnał wejściowy najpierw przetwarzaniu analogowo-cyfrowemu, a realizację następnych kroków przeprowadza się na zasadzie cyfrowej. Zmiana parametrów na zasadzie cyfrowej jest łatwa i może się odbywać znacznie szybciej, niż na zasadzie analogowej. W wyniku tego, ogólnie biorąc, osiąga się szybszą adaptację wartości średniej i zmniejszenie stopy błędów sygnału binarnego, a zatem i odtwarzanych danych.

Blok sterujący urządzenia według wynalazku zaopatrzony w układ do wyprowadzania wartości porównania oraz komparator do porównywania wartości średniej z wartością porównawczą i do zmiany parametru bloku uśredniającego, wyzwalanej w sytuacji, kiedy wartość porównawcza zostaje przekroczona w dół lub w górę zapewnia, że nie jest konieczna ocena odtworzonego sygnału, który wymaga najpierw ukształtowania na podstawie sygnału binarnego z wyjścia rozdzielacza danych. Ocena sygnału, wartość średnia, która jest już dostępna w znacznie wcześniejszych etapach przetwarzania, daje w wyniku szybszą reakcję systemu, i nie jest ograniczona do pewnego specyficznego typu zaburzenia, na przykład przejścia od obszaru jednego typu danych do obszaru drugiego typu. Porównanie wartości średniej z odpowiednio dobranymi wartościami porównawczymi umożliwia detekcję i reakcję na różne typy zaburzeń. Sygnał skanowania generowany przez skaner jest sygnałem analogowym, zmieniającym się w sposób ciągły, który poddawany jest konwersji na formowany sygnał binarny w rozdzielaczu danych z wykorzystaniem wartoś ci ś redniej. W tym przypadku, rozdzielacz danych porównuje sygnał skanowania z wartością średnią. Jeżeli wartość sygnału skanowania jest większa od wartości średniej, to sygnał binarny przybiera wartość stanu wysokiego, w przeciwnym przypadku przybiera wartość stanu niskiego.

Korzystnie, wyznacza się na stałe wartość progową jako wartość do porównania, i wyznacza się jako zmienny parametr stałą czasu bloku uśredniającego. Ten parametr jest zmniejszany, kiedy wartość średnia spada poniżej wartości progowej i jest zwiększana, kiedy wartość średnia przekracza w górę wartość progową . Jeż eli wartość ś rednia pozostaje powyż ej lub poniż ej wartoś ci progowej, to stała czasowa pozostaje niezmienna. Zaletą tego rozwiązania jest, że wykrywa się dane, które są nieczytelne wskutek występowania tak zwanych czarnych plam, śladów palców lub innych podobnych nieregularności, zmniejszających amplitudę sygnału wyjściowego. Stała czasowa w takim przypadku zostaje zmniejszona, co powoduje, że wartość średnia adaptuje się szybciej, niż w przypadku normalnej, większej stałej czasowej, która jest odpowiednia dla zwykłej operacji odczytu. Jakkolwiek szybsza adaptacja wartości średniej zwykle daje wzrost stopy błędów w odtwarzanym sygnale, to w sytuacji, kiedy następuje większy spadek wartości średniej, powodowany czarną plamą, śladem palca lub podobnym, nie jest już możliwe poprawne odtwarzanie danych w jakimkolwiek przypadku powyżej konkretnego natężenia. Natomiast w przypadku urządzenia według wynalazku, prawie zawsze możliwe jest utworzenie poprawnej wartości średniej, która następnie umożliwia również szybką, poprawną identyfikację danych na końcu zaburzenia. Istniejący mechanizm korekcji błędów może już wtedy dokonać odtworzenia poprawnych danych z sygnału binarnego, nadal w części zawierającego błędy, znacznie wcześniej, niż to jest możliwe w urządzeniach konwencjonalnych, w których musi najpierw nastąpić ponowne poprawne wyznaczenie wartości średniej w ciągu wydłużonego okresu, na końcu zaburzenia, które przejawia się w amplitudzie sygnału wyjściowego. Korzystne jest stosowanie wielu wartości progowych, które umożliwiają stopniowaną zmianę stałej czasowej, zależnie od wielkości spadku amplitudy sygnału wyjściowego. Taka koordynowana zmiana umożliwia odczytywanie jeszcze bez błędów w przypadku niewielkich zaburzeń, i odejście od wartości kompromisowej dopiero w przypadku zaniku głębszego.

Blok do generowania wartości porównawczej, będący blokiem ekstrapolacyjnym, służy do ekstrapolacyjnego wyznaczenia przejścia przez zero sygnału skanowania i wyprowadzenia w charakterze sygnału porównawczego wartości sygnału skanowania w ekstrapolowanym momencie przejścia przez zero, przy czym jeżeli występuje różnica między wartością porównawczą i wartością średnią to komparator wyzwala zmianę wartości offsetu dla wartości średniej. Dzięki temu możliwe jest również skompensowanie offsetu w sygnale skanowania, spowodowanego na przykład błędnym skanowaniem zbyt dużych lub zbyt małych zagłębień stanowiących obraz danych na nośniku zapisowym, tak zwanym przetrawieniem lub niedotrawieniem.

Za komparatorem włączony jest korzystnie blok powtórnej kontroli, który przekazuje dalej odpowiedni sygnał wyjściowy tylko w przypadku występowania wielu kolejnych jednokierunkowych syPL 196 698 B1 gnałów wyjściowych. W takim przypadku nie występuje natychmiastowa reakcja na błędne odchyłki, które są objawem innych zaburzeń, lecz dopiero wtedy, kiedy wielokrotne powtórzenia jednokierunkowych sygnałów potwierdzą rzeczywistą potrzebę zmiany. Pozwala to również uniknąć sytuacji, w której realizowane są ciągle na przemian przeciwne zmiany, co może wystąpić w wyniku niewielkiej fluktuacji wartości średniej wokół wartości ustalonej.

Przetwornik analogowo-cyfrowy umieszczony jest w torze za skanerem optycznym. Wszystkie elementy włączone za skanerem działają jako elementy cyfrowe, a zatem mogą być wytwarzane z dużą efektywnością ekonomiczną i elastycznością. Dodatkowa zaleta polega na fakcie, że cyfrowe części składowe mogą reagować dużo szybciej na zmiany parametrów, niż analogowe części składowe, co umożliwia szybszą adaptację wartości średniej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia według wynalazku, fig. 2 - przebieg sygnału wyjściowego i wartość średnią, fig. 3 - przebieg sygnału wyjś ciowego i wartość średnią w przypadku offsetu dodatniego, fig. 4 - przebieg sygnału wyjściowego i wartość średnią w przypadku offsetu ujemnego, fig. 5 schemat bloku uśredniającego urządzenia według wynalazku, a fig. 6 przedstawia schemat generatora wartości offsetu urządzenia według wynalazku.

Na fig. 1 schematycznie przedstawiono układ połączeń elementów składowych urządzenia według wynalazku. Optyczny nośnik zapisu 1, na przykład płyta CD lub DVD, jest skanowany przez skaner optyczny 2 za pomocą wiązki skanującej 3. Światło odbite od nośnika zapisu 1 jest w znany sposób poddawane detekcji i przetwarzane na jeden lub wiele sygnałów analogowych. W sposób uproszczony przedstawiono elektryczny sygnał wyjściowy HF, który przez skaner optyczny 2 jest przekazywany do przetwornika analogowo-cyfrowego 4. Zdyskretyzowany wyjściowy sygnał HF' jest podawany do rozdzielacza 5 danych. Na drugim wejściu rozdzielacza 5 danych występuje wartość średnia M. Rozdzielacz 5 danych wyprowadza uformowany sygnał wyjściowy HF, który przybiera wartość stanu wysokiego, jeżeli zdyskretyzowany sygnał wyjściowy HF' przybiera wartość większą od wartości średniej M i który przybiera wartość stanu niskiego, jeżeli wartość zdyskretyzowanego sygnału wyjściowego HF' jest mniejsza od wartości średniej M.

Uformowany sygnał wyjściowy HF, który jest również określany jako sygnał binarny, lub sygnał o kształcie prostok ą tnym, jest przekazywany dalej do bloku oceniają cego (nie przedstawiony), który wydziela z niego dane zapisane na optycznym nośniku 1 w postaci kodowej. Jednocześnie, uformowany sygnał wyjściowy HF jest podawany do bloku uśredniającego 6, co zaznaczono na rysunku linią przerywaną. Natomiast sygnał wejściowy bloku uśredniającego 6 jest zdyskretyzowanym sygnałem wyjściowym HF'. Zgodnie z korzystną cechą wynalazku możliwe jest jednak również wykorzystanie uformowanego sygnału wyjściowego HF. Blok uśredniający 6 tworzy czasowo uśrednioną wartość średnią M swojego sygnału wejściowego. Wartość średnia M jest podawana do rozdzielacza 5 danych, a jednocześnie do komparatora 7.

Wartość progowa S wyprowadzana na wyjściu przez blok 8 jest podawana do pierwszego komparatora 7, w charakterze wartości porównawczej. Blok B wartości porównawczej jest zaprojektowany jako pamięć, która przekazuje jedną lub wiele wartości progowych S do pierwszego komparatora 7. Zależnie od tego, który z zakresów wartości określonych przez jedną lub wiele wartości progowych S znajduje się w zakresie wartości, w którym znajduje się wartość średnia M, pierwszy komparator 7 generuje na wyjściu sygnał wyzwalający A dla generatora 9 stałej czasu. Ten generator 9 wyprowadza stałą czasu T do bloku uśredniającego 6, w sposób zależny od sygnału wyzwalającego A.

Zdyskredyzowany sygnał wyjściowy HF' jest ponadto podawany do bloku ekstrapolacyjnego 10, który na podstawie tego sygnału wyznacza położenie prawdopodobnego przejścia przez zero sygnału, jak również wartość HFN tego zdyskretyzowego sygnału wyjściowego HF' w tym przejściu przez zero. Ta wartość HFN jest podawana do drugiego komparatora 11. Dla przykładu, blok ekstrapolacyjny 10 dokonuje liniowej lub wyższego rzędu ekstrapolacji poszczególnych cyfrowych wartości zdyskretyzowanego sygnału wyjściowego HF' i wyznacza punkt przegięcia sygnału. Ten punkt przegięcia powinien odpowiadać w przybliżeniu punktowi przejścia przez zero. Inną możliwością wyznaczenia prawdopodobnego punktu przejścia przez zero jest wykorzystanie tak zwanego detektora maksymalnego prawdopodobieństwa. Takie detektory są znane.

Drugi komparator 11 porównuje wartość HFN sygnału wyjściowego przy przejściu przez zero, z wartością średnią M i jeżeli występuje odchylenie, to generuje na wyjściu sygnał wyzwalający A'. Sygnał wyzwalający A' jest podawany do bloku 12 powtórnej kontroli, który oszacowuje dwa lub więcej sygnałów wyzwalających A' dla stwierdzenia, czy są tego samego znaku, czy nie. Jeżeli mają ten sam

PL 196 698 B1 znak, czyli inaczej mówiąc jeżeli są zgodne, to blok 12 powtórnej kontroli generuje na wyjściu sygnał wyzwalający A dla generatora 13 wartości offsetu OF, który jest podawany do bloku uśredniającego 6.

Blok uśredniający 6 tworzy wartość średnią M jako funkcję parametrów, stałej czasu T i wartości offsetu OF, które są podawane do niego przez blok sterujący 14, zawierający wymienione powyżej elementy 7 do 13. W funkcji stałej czasu T, blok uśredniający 6 reaguje bardziej lub mniej powolnie na zmiany jego sygnału wejściowego HF. W funkcji wartości offsetu OF, określona wstępnie wartość średnia jest korygowana dodatkowo napięciem offsetu przed jej wyprowadzeniem jako wartości średniej M. Ścieżka bloku sterującego 14 utworzona z elementów 7 do 9 i ścieżka, która powstaje z elementów 10 do 13 również stanowią rozwiązanie według niniejszego wynalazku, niezależnie od odpowiednich innych ścieżek. Obydwa rozwiązania reprezentowane są łącznie.

Na fig. 2 przedstawiono kształt sygnału wyjściowego HF i wartość średnią M. W tym wypadku czas t jest odmierzany na osi poziomej, natomiast amplituda odpowiednich sygnałów jest odmierzana na osi pionowej. Wyjściowy sygnał HF wielkiej częstotliwości zaznaczono w prawej części fig. 2. Przedstawiono go bez zachowania skali. Na fig. 2 przedstawiono tylko górną obwiednię EHF sygnału wyjściowego HF. Można zauważyć, że wartość średnia M znajduje się w przybliżeniu na połowie wysokości górnej obwiedni EHF. W skrajnie lewej części i w skrajnie prawej części fig. 2, wartość średnia M znajduje się powyżej pierwszej wartości progowej S1. W tym obszarze dane są detekowane bez trudności w uformowanym sygnale wyjściowym HF. W tym obszarze, blok uśredniający 6 jest uruchamiany ze stałą czasu T1. Jeżeli obwiednia EHF obniża się, to obniża się również wartość średnia M. Jeżeli wartość średnia znajduje się między pierwszą wartością progową S1, a drugą wartością progową S2, to blok uśredniający 6 jest uruchamiany z mniejszą stałą czasu T2. To samo odnosi się do zakresów wartości między drugą wartością progową S2 trzecią wartością progową S3, a poniżej S3, do stałych czasu T3 i T4. Wartość średnia sygnału wyjściowego HF rośnie znowu na końcu zaburzenia, na przykład śladu palca lub innych zabrudzeń powierzchni nośnika zapisu. Ze względu na niewielką stałą czasu T4, T3 lub T2, to znaczy małą bezwładność bloku uśredniającego 6, wartość średnia M nadąża za wzrostem rzeczywistej wartości średniej, praktycznie bez jakiegokolwiek opóźnienia. W obszarze tego wzrostu, już teraz jest możliwe poprawne odczytanie pierwszych danych, ponieważ stopa błędu jest na tyle niska, że korekcja błędów może kompensować błędy, które jeszcze występują. Za pomocą urządzenia według wynalazku, wznowienie odtwarzania danych odbywa się we wcześniejszym momencie czasowym, niż w urządzeniu znanym.

Na fig. 3 przedstawiono profile sygnału wyjściowego HF i wartość średnią M z dużym czasowym zanikiem w porównaniu z fig. 2. Dla prostoty, wartość średnią M przestawiono jako stałą w przedstawionych szczegółach. Rzeczywista wartość średnia M' sygnału wyjściowego HF została przedstawiona linią przerywaną. Poszczególne wartości zdyskretyzowanego sygnału wyjściowego HF' przedstawiono w postaci punktów, a analogowy sygnał wyjściowy HF jako linię ciągłą. Można zauważyć, że istnieje trzy do czterech interpolacyjnych punktów próbkowania zdyskretyzowanego sygnału wyjściowego HF' na każde pół okresu sygnału wyjściowego HF. Jeden z najkrótszych, półokres występujący w sygnale wyjściowym HF oznaczono jako tak zwany sygnał 3-T. W praktyce mogą występować również dłuższe półokresy, dla których jest odpowiednio więcej punktów interpolacyjnych. Przeciętnie występuje w przybliżeniu jeden punkt interpolacyjny zdyskretyzowanego sygnału wyjściowego HF' na cykl zegara 1T, wraz z którym na nośniku zapisu zarejestrowane są znaczniki danych. W praktyce dłuższe półokresy odbiegają od kształtu sinusoidalnego znacznie bardziej, niż to przedstawiono. Mają one dłuższy obszar spłaszczony między zboczami, narastającym i opadającym, które mają podobne profile dla wszelkich długości.

Blok ekstrapolacyjny 10 jest wykorzystywany do wyznaczania chwili t1, t2, t3 przejścia przez zero lub chwili o największym prawdopodobieństwie tego przejścia przez zero. Różnica D(t1) między wartością średnią M i wartością HF(t1) sygnału wyjściowego HF w chwili t1 przejścia przez zero, jest wyznaczana i podawana w charakterze sygnału wyzwalającego A' do bloku 12 powtórnej kontroli, który sprawdza, czy następna odpowiednio zestawiona różnica D(t2) ma również ten sam znak, co różnica D(t1). Jeżeli zachodzi ten przypadek, to wartość średnia M ma pewien offset w stosunku do rzeczywistej wartości średniej M. Różnice, na przykład D(t1) i D(t2), podawane są w charakterze sygnału wyzwalającego A na wejście generatora 13 wartości offsetu, który wypracowuje z nich na przykład wartość średnią i podaje ją jako wartość offsetu OF do bloku uśredniającego 6. Z następną różnicą, rozpoczyna się następna grupa dwóch sprawdzanych przez blok 12 powtórnej kontroli wartości.

PL 196 698 B1

Na fig. 4 przedstawiono przebieg sygnału wyjściowego HF, wartość średnią M i rzeczywistą wartość średnią M' zgodnie z fig. 3, lecz z odwrotnym offsetem OF. Każda z różnic D(t4) i D(t5) w chwilach t4 i t5 przejś cia przez zero jest w tym przypadku ujemna. Generowana w taki sposób jest wartość offsetu OF z odwrotnym znakiem.

Na fig. 5 przedstawiono blok uśredniający 6 urządzenia według wynalazku. Sygnał wyjściowy HF przechodzi przez przetwornik analogowo-cyfrowy 4 i jest podawany do integratora 15. W charakterze parametru do integratora 15 jest podawany współczynnik TIx odpowiadający stałej czasu Tx. Krótka stała czasu Tx oznacza, że integrator reaguje szybko, a duża stała czasu oznacza, że reaguje powolnie. Odpowiednio do tego, TIx przybiera wartość niewielką w przypadku dużej stałej czasu, i dużą w przypadku mał ej stał ej czasu. Sygnał wyjś ciowy z integratora 15 jest zintegrowanym sygnał em wyjściowym HFI, który jest podawany do filtra dolnoprzepustowego 16, którego sygnał wyjściowy, stanowiący wartość średnią M, jest podawany do bloku sterującego 14, jak również sumator 17, na którego drugim wejściu występuje wartość offsetu OF, i którego sygnał wyjściowy jest skorygowaną wartością średnią M.

Integrator 15 zawiera trzy rejestry RI1, RI2, RI3, trzy sumatory Al1, AI2, AI3, multiplikator MI1 i inwerter Nl1. Integrator 15 dokonuje całkowania cyfryzowanego sygnału wyjściowego HF' metodą numeryczną, tak zwaną metodą trapezoidalną. W tym przypadku, dla wartości Y(n) zachowuje ważność: Y(n)=Y(n-1)+TIx*(U(n)+U(n-1)). W tym przypadku, Y(n-1) jest to wartość, która została uprzednio zapisana w rejestrze RI3 i jest dodawana do wartości wyjściowej multiplikatora MI1w sumatorze AI3. Współczynnikami tego multiplikatora są: współczynnik TIx, a jednocześnie suma U(n) i U(n-1) wartości rejestrów RI1 i RI2. Zawartość rejestru RI3 jest odwracana w inwerterze NI1 i podawana do sumatora AI1 na którego drugim wejściu występuje cyfryzowany sygnał wyjściowy HF'. Bezwładność, czyli prędkość reakcji integratora 15 jest zmieniana za pomocą zmian współczynnika TIx.

W wyniku różnych długości znaczników danych, które sięgają od 3T do 14T, a zatem różnych długości półokresów sygnału wyjściowego HF, w zintegrowanym sygnale HFI powstają fluktuacje, wygładzane przez filtr dolnoprzepustowy 16. Zmniejsza się w ten sposób błąd wartości średniej M, a zatem wartość wyjściowa rozdzielacza danych 5. Filtr dolnoprzepustowy 16 ma dzielnik TT1, dzielący swój sygnał wejściowy przez osiem, dziewięć rejestrów RT1 do RT9, z których osiem jest połączonych szeregowo, inwerter NT1 i dwa sumatory AT1, AT2.

Komparator 7 bloku sterującego 14 jak przedstawiono, składa się z trzech komparatorów 71, 72 i 73 i dwóch bramek I A1, A2. Wartość średnia M jest porównywana w pierwszym komparatorze 71 z pierwszą wartością progową S1. Jeżeli wartość średnia M jest większa od wartości progowej S1, to sygnał jest wyprowadzany do bramki I A3, w przeciwnym przypadku do bramki I A1. Wartość średnia M jest porównywana w komparatorze 72 z drugą wartością progową S2. Jeżeli jest większa od tej wartości progowej, to sygnał jest wyprowadzany do bramki I A1l, w przeciwnym przypadku do bramki I A2. Wartość średnia M jest porównywana z trzecią wartością progową S3 w trzecim komparatorze 73. Jeżeli jest większa od tej wartości progowej, to sygnał jest wyprowadzany do bramki I A2, w przeciwnym przypadku do bramki I A6. Komparatory 71 do 73 otrzymują wartości progowe S1 do S3 z bloku 8 wartości porównawczej. Sygnał wyjściowy bramki I A1 jest podawany do bramki I A4, a sygnał wyjściowy bramki I A2 jest podawany do bramki I A5. Bramki I A3 do A6 są częściami generatora 9 stałej czasu, któremu poza tym jest przyporządkowana bramka LUB O1 i cztery elementy pamięciowe M1 do M4. Współczynniki Tl1, TI2, TI3 i TI4 są przechowywane w elementach pamięciowych M1do M4. Zależnie od zakresu wartości, w którym znajduje się wartość średniej M, jedna z bramek I A3 do A6 otwiera się, a za pośrednictwem bramki LUB O1 do integratora 15 jest podawany odpowiedni współczynnik TIx.

Na fig. 6 przedstawiono generator wartości offsetu 13 i połączone z tym generatorem elementy składowe urządzenia według wynalazku. Generator 13 wartości offsetu wyprowadza wartość OF offsetu do sumatora 17 z fig. 5. Sygnałem wejściowym generatora 13 wartości offsetu jest sygnał wyzwalający A, generowany na wyjściu bloku 12 powtórnej kontroli. Dodatkowym sygnałem wejściowym generatora 13 wartości offsetu jest sygnał NN, który wskazuje ujemne przejście przez zero. Sygnał NN jest generowany przez blok ekstrapolacyjny 10, jeżeli występuje ujemne ekstrapolowane przejście przez zero, innymi słowy zbocze opadające, blok ekstrapolacyjny 10 generuje na wyjściu sygnał NP. Sygnały NP i NN odblokowują bramki I A7, A8, za pośrednictwem których wartość HFN sygnału wyjściowego przy przejściu przez zero jest wpisywana do rejestru, odpowiednio, R1 i R2. Obecność dwóch rejestrów R1, R2 umożliwia następne sprawdzenie przez blok 12 powtórnej kontroli, czy dwie kolejne wartości mają ten sam znak. Z tego względu, rejestry R1, R2 i bramki I A7, A8 można już

PL 196 698 B1 uważać za elementy, które przynajmniej częściowo są przyporządkowane do bloku 12 powtórnej kontroli. Sygnały wyjściowe rejestrów R1, R2 są podawane do podzespołów 111 komparatora 11. W komparatorze 111, 112 wystę puje odpowiedni sygnał wejściowy, który odpowiada wartości HFN sygnału wyjściowego przy przejściu przez zero, jest porównywany z wartością średnią M. Jeżeli wartość HFN jest większa, niż wartość średnia M, ustawiany jest stan wysoki wyjścia Y, w przeciwnym przypadku wyjścia N. Wyjścia podzespołów 111, 112 komparatora są dołączone do bramek I A9, A10 bloku 12 powtórnej kontroli, tak że bramka I A9 jest ustawiana w stan wysoki, jeżeli w stan wysoki jest ustawione wyjście Y obu elementów porównawczych 111, 112, a wyjście bramki I 10 jest ustawiane w stan wysoki, jeżeli w stan wysoki są ustawione wyjścia N obu podzespołów porównawczych 111, 112. Stan wyjściowy bramki I 10 i stan wyjściowy bramki I9 są podawane do sumatora 18, który na przykład generuje na wyjściu dwubitowy sygnał wyzwalający A, którego pierwszy bit odpowiada stanowi bramki I A9, a którego drugi bit odpowiada stanowi bramki I A10. W generatorze 13 wartości offsetu, jeżeli A przybiera wartość binarną '10', to multiplekser 19 daje na wyjściu wartość dodatnią, w tym przypadku +1, a jeżeli A przybiera wartość binarną '01', to multiplekser daje na wyjściu wartość ujemną, w tym przypadku -1. Wartość wyjściowa multipleksera 19 jest podawana do bramki I Al1, która jest odblokowana, kiedy występuje sygnał NN i jednocześnie sygnał zezwalający EN. Wartość wyjściowa multipleksera 19 jest w tym przypadku podawana do sumatora 20 za pośrednictwem bramki LUB O2. Wartość offsetu OF jest obecna na innym wejściu sumatora 20, przy czym ta wartość offsetu, zależnie od sygnału wyjściowego multipleksera 19, zostaje zwiększona, zmniejszona lub utrzymana bez zmiany i zapisana w rejestrze R3.

Wartość OF offsetu jest ponadto podawana do komparatora 21, który porównuje wartość offsetu OF z górną dopuszczalną wartością OFU offsetu rejestru R4 i dolną dopuszczalną wartością OFL offsetu rejestru R5. Jeżeli wartość offsetu zawiera się między wartościami dopuszczalnymi, górną i dolną , OFU, OF, to sygnał zezwalają cy EN jest ustawiany w stan wysoki, w przeciwnym przypadku na zero. Zapobiega to kształtowaniu zbyt dużej wartości offsetu OF. Wartości graniczne, górna i dolna, OFU i OFL, dobrane są tak, że dozwolone są zwykle występujące praktyczne wartości offsetu, podczas gdy nie są akceptowane inne wartości offsetu, zwykle wynikające z niesprawności. W takim przypadku, sygnał zezwalający odblokowuje bramkę I A12, która następnie na wyjściu daje standardową wartość offsetu OFO z rejestru R6 zakładając występowanie sygnału NN. Równocześnie należy wziąć pod uwagę, czego nie przedstawiono w niniejszym dokumencie, że wskazanym jest sprawdzenie, czy rejestr R3 był kasowany przed realizacją dodawania w sumatorze 20, co powoduje, że w rzeczywistości podczas następnego cyklu zegarowego następuje wpisanie do rejestru R3 standardowej wartości OFO offsetu. Do skorygowania wartości OF offsetu do stanu, w którym pozostaje ona stała, zwykle potrzeba wiele cykli zegarowych. Zależnie od pożądanej prędkości ustawiania, wartości wyprowadzane przez multiplekser 19 można dobierać z gradacją większą lub mniejszą.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odczytu danych z optycznego nośnika zapisu, w którym całkuje się za pomocą integratora zdyskretyzowany sygnał wejściowy wyprowadzony z wiązki świetlnej odbitej od optycznego nośnika zapisu, przy określonej stałej czasu, przy czym tworzy się sygnał zintegrowany, który poddaje się filtracji dolnoprzepustowej za pomocą filtru dolnoprzepustowego, znamienny tym, że sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego (16) porównuje się za pomocą komparatora (7) z określoną wartością progową (S1, S2, S3), zmienia się stałą czasu (T, Tx, TIx) integratora (15) w przypadku odbiegania tego sygnału wyjściowego od wartości progowej (S1, S2, S3) zwiększając ją lub zmniejszając, ponadto doprowadza się sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego (16) jako wartość średnią (M) do rozdzielacza danych (5), za pomocą którego poddaje się konwersji wyjściowy sygnał skanera optycznego (2) na uformowany sygnał wyjściowy (HF'').
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie porównania sygnałów za pomocą komparatora (7) stosuje się zbiór wartości progowych (S1, S2, S3), przy czym w etapie zmiany stałej czasu wykorzystuje się różne stałe czasu (Tx, TIx) dla każdej pary sąsiednich zakresów wartości, oddzielonych przez jedną z wartości progowych (S1, S2, S3).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnał wyjściowy (M) filtru dolnoprzepustowego (12), poddaje się korekcji przed doprowadzeniem jako wartość średnia do rozdzielacza danych (5).

   PL 196 698 B1
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że dla zapewnienia korekcji przeprowadza się sumowanie sygnału wyjściowego filtru dolnoprzepustowego (12) z wartością offsetu (OF).
5. 5. Sposób odczytu danych z optycznego nośnika zapisu, w którym całkuje się za pomocą integratora zdyskretyzowany sygnał wejściowy wyprowadzony z wiązki świetlnej odbitej od optycznego nośnika zapisu, przy określonej stałej czasu, przy czym tworzy się sygnał zintegrowany, który poddaje się filtracji dolnoprzepustowej za pomocą filtru dolnoprzepustowego, znamienny tym, że określa się za pomocą bloku ekstrapolacyjnego (10) czasowy punkt (t1, t2, t3, t4, t5) prawdopodobnego przejścia przez zero sygnału wyjściowego (HF, HF') wyprowadzonego z wiązki świetlnej odbitej od optycznego nośnika zapisu (1), określa się wartość (HFN) tego sygnału wyjściowego (HF, HF') w czasowym punkcie (t1, t2, t3, t4, t5) prawdopodobnego przejścia przez zero, porównuje się tę wartość (HFN) z wartością średnią (M), przy czym zwiększa się wartość średnią (M) jeżeli porównanie daje w wyniku odchylenie dodatnie, zmniejsza się wartość średnią (M) jeżeli porównanie daje w wyniku odchylenie ujemne, a utrzymuje się wartość średnią (M) bez zmian, jeśli nie występuje odchylenie, ponadto wartość średnią (M) wprowadza się do rozdzielacza danych (5), za pomocą którego poddaje się konwersji wyjściowy sygnał skanera optycznego (2) na uformowany sygnał wyjściowy (HF'').
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wartości sygnału wyjściowego (HF, HF') dla przynajmniej dwóch kolejnych przejść przez zero (t1, t2, t3, t4, t5), porównuje się z wartością średnią (M), przy czym wartość średnią (M) zmienia się tylko wtedy, gdy minimalna liczba wartości porównawczych (D(ti)) ma ten sam znak.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że sygnał wejściowy (HF) najpierw poddaje się konwersji analogowo-cyfrowej za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (4), a następne etapy realizuje się cyfrowo.
8. 8. Urządzenie do odczytu danych z optycznego nośnika zapisu, zaopatrzone w skaner optyczny do skanowania nośnika zapisu za pomocą wiązki świetlnej i do generowania sygnałów skanowania na podstawie odbicia wiązki, połączony z rozdzielaczem danych do konwersji sygnału skanowania na sygnał binarny, do którego dołączony jest blok uśredniający do kształtowania wartości średniej z sygnału skanowania stanowiącej sygnał wejściowy rozdzielacza danych, przy czym do bloku uśredniającego jest dołączony blok sterujący, znamienne tym, że blok sterujący (14) ma blok (8) wartości porównawczej (S) połączony poprzez pierwszy komparator (7) i generator stałej czasu (9) z wyjściem stałej czasu (T) bloku sterującego (14), a ponadto ma blok ekstrapolacyjny (10) swym wyjściem porównawczej wartości sygnału cyfrowego (HFN) połączony poprzez drugi komparator (11) i generator wartości offsetu (13) z wyjściem wartości offsetu (OF) bloku sterującego (14), przy czym pierwszy i drugi komparator (7 i 11) ma drugie wejście połączone z wyjściem wartości średniej (M) bloku uśredniaj ącego (6).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że za komparatorem (7, 11) włączony jest blok (12) powtórnej kontroli, z wyjściem sygnału sterującego połączonym z blokiem uśredniającym (6).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że za skanerem optycznym (2) jest włączony przetwornik analogowo-cyfrowy (4), który swym wyjściem zdyskretyzowanego sygnału (HF') jest połączony z rozdzielaczem danych (5) mającym wyjście uformowanego sygnału (HF'').