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Dokumentenidentifikation DE69934541T2 04.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000961270
Titel Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen
Anmelder Deutsche Thomson-Brandt GmbH, 78048 Villingen-Schwenningen, DE
Erfinder Brunheim, Rüdiger, 78089 Unterkirnach, DE;
Grimm, Michael, 78050 Villingen-Schwenningen, DE;
Lehr, Steffen, 78052 Villingen-Schwenningen, DE;
Schemmann, Heinrich, 78052 Villingen-Schwenningen, DE
DE-Aktenzeichen 69934541
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.05.1999
EP-Aktenzeichen 991086422
EP-Offenlegungsdatum 01.12.1999
EP date of grant 27.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse G11B 20/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G11B 7/09(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit einem Photodetektor und digitaler Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung, das Daten oder Informationen mit einer optischen Abtastvorrichtung aus den Datenspuren eines Aufzeichnungsträgers liest oder in Spuren eines Aufzeichnungsträgers aufzeichnet, indem ein Lichtstrahl auf den Aufzeichnungsträger mit einem Fokusregelkreis fokussiert, mit einem Spurregelkreis entlang der Datenspuren geführt und der vom Aufzeichnungsträger reflektierte Lichtstrahl auf einen Photodetektor reflektiert wird.

In Geräten zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen, in denen mit einer optischen Abtastvorrichtung Daten oder Informationen aus den Datenspuren eines Aufzeichnungsträgers gelesen oder in Spuren eines Aufzeichnungsträgers aufzeichnet werden, wird ein Licht- beziehungsweise Laserstrahl mit einem Fokusregelkreis auf den Aufzeichnungsträger fokussiert und mit einem Spurregelkreis auf den Datenspuren des Aufzeichnungsträgers geführt. Die optische Abtastvorrichtung derartiger Geräte wie z.B. eines CD-Spielers, DVD-Spielers, eines magneto-optischen Gerätes zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen, eines Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts für DRAW-Discs oder eines Videoplattenspielers weist eine Laserdiode, eine oder mehrere Linsen, einen Prismenstrahlteiler, gegebenenfalls ein Beugungsgitter und einen Photodetektor auf. Aufbau und Funktion einer optischen Abtastvorrichtung, eines so genannten optical pickup's, sind in electronic components & applications, Vol. 6, No. 4, 1984 auf Seiten 209–215 beschrieben. Der von einer Laserdiode ausgesendete Lichtstrahl wird mittels Linsen auf den Aufzeichnungsträger fokussiert und von dort auf einen Photodetektor reflektiert. Aus den Ausgangssignalen des Photodetektors werden die auf dem Aufzeichnungsträger gespeicherten Daten oder Informationen und die Istwerte beziehungsweise Fehlersignale für den Fokus- und für den Spurregelkreis gewonnen. Es ist bereits allgemein bekannt zur Spur- und Fokusregelung digitale Servoprozessoren zu verwenden. Da die Fehlersignale für den Fokus- und Spurregelkreis im Vergleich zum Datensignal relativ niederfrequent sind, können zur Analog-Digital-Wandlung der Fehlersignale aus der Audiotechnik bekannte Analog-Digital-Wandler verwendet werden. Das digitale Datensignal wird mit einem Impulsformer erzeugt, der die Nulldurchgänge des analogen Hochfrequenzsignals detektiert, das vom Photodetektor bereitgestellt wird. Darüber hinaus werden aus dem vom Photodetektor bereitgestellten Hochfrequenzsignal so genannte Bewertungssignale, wie beispielsweise das Spiegel- und Defektsignal abgeleitet, die trotz digitaler Servoprozessoren häufig mit ausschließlich analogen Schaltungsmitteln erzeugt werden, da das Digitalisieren des Daten- bzw. Hochfrequenzsignals einen schnellen Analog-Digital-Wandler erfordert, wie er für Videoanwendungen benutzt wird. Die aus der digitalen Audiotechnik bekannten Wandlertypen sind bereits aufgrund der Bandbreite des mit dem Photodetektor von einer CD detektierten Hochfrequenzsignals nicht einsetzbar. Dies ist kostenintensiv und erfordert in Geräten mit mehrfacher Abtastgeschwindigkeit einen hohen Aufwand, da die volle Bandbreite des Hochfrequenzsignals digitalisiert werden muss. Andererseits haben die aus dem Verlauf des Datensignals bzw. des Hochfrequenzsignals abgeleiteten Informationen eine relativ große Bedeutung für das Erkennen der Ursache einer Abnormalität im Hochfrequenzsignal, die beispielsweise ein Spurwechsel oder ein Defekt sein kann und sind deshalb für eine zuverlässige Funktion eines Wiedergabe- oder Aufzeichnungsgerätes unverzichtbar. Das Spiegelsignal wird beispielsweise benötigt um unterscheiden zu können ob sich der Abtaststrahl auf oder zwischen den Datenspuren befindet, da das Spurfehlersignal in beiden Fällen gleich Null ist. Den Vorteilen einer digitalen Bewertungssignalverarbeitung steht somit der hohe Kostenaufwand für einen Analog-Digital-Wandler für den Hochfrequenzbereich beziehungsweise für Videoanwendungen gegenüber.

Ein Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung eines Fehlersignals, das auf der Basis von Signalen erzeugt wird, die von dem Abtaster ausgegeben werden, ist bereits in EP-A-0 390 977 offenbart worden, und eine Spur-Feststellungsschaltung für ein Wiedergabegerät für optische Platten mit einer Analog-Digital-Umwandlungschaltung ist bereits aus EP-A-0 840 297 bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen zu schaffen, das trotz digitaler Bewertungssignalverarbeitung und großer Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Abtastgeschwindigkeiten einen geringen Aufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird mit den in unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.

Es ist ein erster Aspekt der Erfindung, eine digitale Bewertungssignalerzeugung mit einem aus der Audiotechnik bekannten Analog-Digital-Wandler zu ermöglichen, obwohl die Datenrate des Daten- bzw. Hochfrequenzsignals einen Analog-Digital-Wandler für den Hochfrequenzbereich beziehungsweise für den Videosignalbereich erfordert.

Analog-Digital-Wandler für den Audiofrequenzbereich erfordern einen vergleichsweise geringeren Aufwand. Die aus der digitalen Audiotechnik bekannten Wandlertypen sind jedoch aufgrund der Bandbreite des mit dem Photodetektor bereits bei einfacher Abtastgeschwindigkeit von einer CD detektierten Hochfrequenzsignals nicht einsetzbar. Ein Analog-Digital-Wandler für den Audiofrequenzbereich kann dennoch zum Erzeugen eines digitalen Bewertungssignals verwendet werden, indem dem Analog-Digital-Wandler das Hochfrequenzsignal nicht direkt, sondern mindestens eine Hüllkurve des Hochfrequenzsignals zugeführt wird. Da das Hüllkurvensignal eine wesentlich geringere Bandbreite als das Hochfrequenzsignal aufweist, können ein aus der Audiotechnik bekannter Analog-Digital-Wandler zur digitalen Bewertungssignalerzeugung verwendet und dennoch die Vorteile der digitalen Bewertungssignalverarbeitung genutzt werden. Es handelt sich folglich um eine vorteilhafte Hybridlösung, die aus einem analogen Vorverstärker, einem Analog-Digital-Wandler für den Audiofrequenzbereich und einem digitalen Prozessor besteht.

Es ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, im Zusammenhang mit dem digitalen Signalprozessor eines Gerätes zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit einem Photodetektor und digitaler Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung, nur einen Analog-Digital-Wandler zu verwenden. Hierzu werden einem Analog-Digital-Wandler für den Videosignalbereich über einen Multiplexer sowohl Fehlersignale als auch mindestens ein Hüllkurvensignal des vom Aufzeichnungsträger detektierten Hochfrequenzsignals zugeführt. Der analoge Hüllkurvendetektor weist dabei vorzugsweise eine an die niedrigste Hochfrequenz des mit dem Photodetektor detektierten Datensignals angepasste Zeitkonstante auf. Die Frequenz des mit dem Photodetektor detektierten Daten- bzw. Hochfrequenzsignals ist dabei in der Regel höher als die des Informationssignals, da das mit dem Photodetektor detektierte Datensignal zusätzliche Angaben über Ort, Länge oder Inhalt des Informationssignals enthält, die in weiteren Signalverarbeitungsstufen abgetrennt werden. Trotz der analogen Vorverarbeitung des Datensignals zu einem Hüllkurvensignal werden die veränderlichen Parameter eines oder mehrerer Bewertungssignale, wie beispielsweise des Spiegel- oder Defektsignals, im digitalen Bereich und in der Regel automatisiert eingestellt. Dadurch wird eine große Flexibilität hinsichtlich der Anwendbarkeit des Gerätes für unterschiedliche Aufzeichnungsträger und Abtastgeschwindigkeiten erreicht.

Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, dass trotz digitaler Signalverarbeitung aller Servosignale einschließlich Spiegel- und Defektsignal ausschließlich Analogsignale geringer Frequenz verwendet werden, so dass ein schmalbandiger Analog-Digital-Wandler bzw. ein Analog-Digital-Wandler für den Videofrequenzbereich verwendet werden kann, dem über einen Multiplexer alle Signale zugeführt werden, die zur digitalen Fehler- und Bewertungssignalerzeugung erforderlich sind.

Eine digitale Bewertung bzw. Signalverarbeitung des hochfrequenten Datensignals, um beispielsweise zwischen Defekten und Spurwechsel unterscheiden zu können, die Verstärkung in Servoregelkreisen einzustellen, falsche Datensignale zu markieren oder korrekt die Anzahl überquerter Spuren zu zählen, wird dadurch ermöglicht, dass mindestens ein vom hochfrequenten Datensignal abgeleitetes Hüllkurvensignal bereits vor der Digitalisierung gebildet wird. Die Bewertung des Hüllkurvensignals ist jedoch im digitalen Bereich vorgesehen, um eine hohe Genauigkeit und Flexibilität zu gewährleisten. Obwohl die hier als Eingangsfrequenz bezeichnete Datenrate eines Wiedergabe- oder Aufzeichnungsgerätes für unterschiedliche optische Aufzeichnungsträger, die mit dem Photodetektor des Gerätes detektiert wird, eine große Bandbreite aufweist, wird die Steuerung und Signalverarbeitung mit schmalbandigen Signalen durchgeführt. Das mit dem Photodetektor vom Aufzeichnungsträger detektierte Daten- bzw. Hochfrequenzsignal wird nur hinsichtlich seiner Hüllkurve zum Bilden von Bewertungssignalen digitalisiert. Das Hüllkurvensignal wird aus dem Daten- bzw. Hochfrequenzsignal mit einer Analogschaltung gebildet, die beispielsweise aus einem Gleichrichter und einem Kondensator besteht, der definiert geladen bzw. entladen wird. Grundsätzlich ist das vorgeschlagene Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten, das trotz digitaler Bewertungssignalverarbeitung einen geringen Aufwand erfordert, von der Art der Erzeugung des Hüllkurvensignals unabhängig.

Es werden dennoch zwei Schaltungsanordnungen angegeben, die in vorteilhafter Weise zur Hüllkurvensignalerzeugung verwendet werden können.

Es wird eine erste Schaltungsanordnung vorgeschlagen, mit der sowohl eine obere als auch eine untere Hüllkurve eines Hochfrequenzsignals detektiert werden kann. Sie wird insbesondere dann vorgesehen, wenn das obere und untere Hüllkurvensignal nicht gleichzeitig sondern nacheinander einer Weiterverarbeitung unterzogen werden kann. Das Prinzip der ersten Schaltungsanordnung zur Hüllkurvensignalerzeugung besteht darin, dass mit dem detektierten Hochfrequenzsignal über eine Ladebeziehungsweise Entladeschaltung eine Integratorstufe angesteuert wird, die vorzugsweise von zwei Transistoren , einem Kondensator und einer Stromquelle gebildet wird, deren Steuertransistor mit einer Basisstromkompensationsschaltung verbunden ist. Das mit der Integratorstufe gebildete Hüllkurvensignal wird mit einem Emitterfolger ausgekoppelt und gleichzeitig als Vergleichssignal in der Lade- beziehungsweise Entladeschaltung verwendet. Zum Bilden der oberen beziehungsweise unteren Hüllkurve werden der Eingang und der Ausgang der Integratorstufe wahlweise mit einer Ladebeziehungsweise Entladeschaltung für die obere oder untere Hüllkurve verbunden. Dadurch ist in vorteilhafter Weise zum Bilden der oberen und unteren Hüllkurve nur eine Integratorstufe erforderlich, die mehrfach verwendet wird. Zum gleichzeitigen Bereitstellen des oberen und unteren Hüllkurvensignals wird eine zweite Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die sich von der ersten Schaltungsanordnung nur dadurch unterscheidet, dass eine zweite Integratorstufe vorgesehen ist, so dass sowohl das obere als auch das untere Hüllkurvensignal ständig gleichzeitig zur Verfügung stehen. Trotz unterschiedlicher Eingangsfrequenzen, bedingt durch die Art des Aufzeichnungsträgers und seiner Abspielgeschwindigkeit, kann eine einheitliche Zeitkonstante im Zusammenhang mit der Bildung des Hüllkurvensignals verwendet werden. Abweichungen von einer idealen, exakt an die Eingangsfrequenz angepassten Hüllkurve können bei deren Bewertung im digitalen Bereich berücksichtigt werden. Da es sich lediglich um das Auswählen einer Zeitkonstanten für den Hüllkurvendetektor handelt und das Signal im analogen Bereich nicht bewertet werden muss, ist es ebenfalls mit geringem Aufwand möglich einen Hüllkurvendetektor vorzusehen, dessen unterschiedliche Zeitkonstanten beispielsweise über einen IIC-Bus vom digitalen Prozessor eingestellt werden.

Auf die digitale Signalverarbeitung der Fehler- und Bewertungssignale in einem am Analog-Digital-Wandler angeschlossenen Prozessor wird an dieser Stelle nicht näher eingegangen, da hierzu bereits Lösungen bekannt sind und die Erfindung von der nachfolgenden Art der digitalen Signalverarbeitung unabhängig ist. Einem Prozessor stehen nach der Analog-Digital-Wandlung der Fehler- und Hüllkurvensignale alle zur digitalen Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung erforderlichen Signale zur Verfügung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1 Blockschaltbild der Eingangsschaltung eines DVD-Spielers,

2 Blockschaltbild einer Eingangsschaltung mit einem Hüllkurvenselektionsmittel,

3 Prinzipskizze eines Datensignals HF mit Hüllkurve EV,

4 Blockschaltbild einer Eingangsschaltung mit einem Hüllkurvenerzeugungsmittel,

5 Prinzipskizze zur von einem Photodetektor bereitgestellter Signale,

6 Prinzipskizze des Verlaufs eines ungestörten Datensignals HF,

7 Prinzipskizze des Verlaufs eines ungestörten Datensignals HF beim Spurspringen,

8 Prinzipskizze des Verlaufs eines durch Verunreinigungen oder Erschütterungen gestörten Datensignals HF,

9 Prinzipskizze des Verlaufs eines durch Verunreinigungen oder Erschütterungen gestörten Datensignals HF,

10 Prinzipskizze einer bekannten Schaltungsanordnung zur analogen Bewertungssignalbereitstellung,

11 Schaltungsanordnung für einen Hüllkurvendetektor,

12 Funktionsschaltbild für den Hüllkurvendetektor.

Das in l dargestellte Blockschaltbild der Eingangsschaltung eines DVD-Spielers enthält einen Photodetektor PD, eine analoge Vorverstärkereinheit PRE, einen Daten-Dekoder DD und einen Servoprozessor SP. Die Abkürzung DVD steht dabei für Digital Versatile Disc und DVD-Spieler sind in der Regel zum Abspielen oder auch zur Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit unterschiedlicher Abtastgeschwindigkeit vorgesehen.

Die analoge Vorverstärkereinheit PRE enthält Vorverstärker AMP, eine Datensignalerzeugungsstufe DSG, eine Servosignalerzeugungsstufe SSG, einen Hüllkurvendetektor ED und ein Businterface BI, und im Servoprozessor SP sind ein Multiplexer MPL, ein Analog-Digital-Wandler ADC, eine Zeitsteuereinheit TC sowie ein Prozessor PRZ vorgesehen, der ein Spiegelsignal MI und ein Defektsignal DE erzeugt. Darüber hinaus ist der Prozessor PRZ über einen seriellen Bus mit dem Businterface BI der analogen Vorverstärkereinheit PRE verbunden. Der Photodetektor PD ist beispielsweise in bekannter Weise 5 entsprechend aufgebaut. Er besteht aus vier Photodioden A, B, C und D, die zu einem Quadrat zusammengefügt sind. Der Lichtstrahl, der von einem Aufzeichnungsträger reflektiert und auf die vier Photodioden A, B, C und D fokussiert wird, erzeugt im Photodetektor ein analoges Datensignal HF = A + B + C + D und aus der Differenz gegenüberliegender Photodiodenpaare wird in bekannter Weise ein Fokusfehlersignal FE erzeugt.

Zusätzlich zu den Photodioden A, B, C und D sind Photodioden E, F vorgesehen, mit denen durch Differenzbildung ihrer Signale in bekannter Weise ein Spurfehlersignal TE erzeugt wird. Das Spurfehlersignal TE und das Fokusfehlersignal FE bilden zwei der so genannten Servosignale. Weitere Servosignale, die 1 entsprechend in einer Servosignalerzeugungsstufe SSG erzeugt werden, sind ein die Abtastgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers bestimmendes Plattentellermotorsignal und bei einem aus Grob- und Feinantrieb bestehenden Spurführungssystem, das Steuersignal für den Grobantrieb. Der Grobantrieb ist beispielsweise als Spindel ausgeführt, mittels der die gesamte optische Abtastvorrichtung, die beispielsweise aus der Laserdiode, Linsen, einem Prismenstrahlteiler, einem Beugungsgitter und dem Photodetektor besteht, radial verschiebbar ist. Mit dem Feinantrieb ist der Lichtstrahl in radialer Richtung z.B. um einen vorgebbaren kleinen Winkel kippbar, so dass der Lichtstrahl allein durch diese Kippbewegung ein kleines Stück entlang einem Radius des Aufzeichnungsträgers verfahren werden kann. Grundsätzlich können jedoch auch andere Photodetektoren, die ein analoges Datensignal HF und entsprechende Fehlersignale bereitstellen, im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden. Für die Funktion eines Gerätes zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten mit optischen Aufzeichnungsträgern sind das Spurfehlersignal TE und Fokusfehlersignal jedoch nicht ausreichend, da beispielsweise das Spurfehlersignal TE sowohl bei einer Abtastung auf der Datenspur als auch zwischen den Datenspuren den Wert Null aufweist. Deshalb ist ein Bewertungssignal erforderlich, das es dem Gerät ermöglicht, zwischen einer Abtastung auf und zwischen den Datenspuren des Aufzeichnungsträgers zu unterscheiden. Hierzu wird das mit dem Photodetektor PD erzeugte Datensignal HF verwendet, das bei einer Abtastung auf der Spur ein Maximum und zwischen den Datenspuren ein Minimum aufweist. Die Amplitude des Hochfrequenzsignals ist maximal, wenn der Lichtstrahl auf eine Datenspur strahlt, dagegen minimal, wenn sich der Lichtstrahl zwischen Datenspuren, also auf der so genannten Spiegelfläche befindet. Dieses Bewertungssignal wird deshalb auch als Spiegelsignal MI bezeichnet und l entsprechend vom Prozessor PRZ bereitgestellt.

Anhand der 6 bis 9 werden die häufig verwendeten Bewertungssignale – Spiegelsignal MI und Defektsignal DE näher erläutert. In 6 ist der Verlauf des Datensignals HF unter idealen Bedingungen dargestellt. Die obere und die untere Hüllkurve sind Geraden, wenn das Datensignals HF nicht von Schmutz und Kratzern oder von Spurwechsel des Aufzeichnungsträgers beeinflusst wird. 7 zeigt den idealen Verlauf des Datensignals HF beziehungsweise der Hüllkurve des Datensignals HF beim Spurspringen. Die untere Hüllkurve ist wiederum eine Gerade, dagegen zeigt die obere Hüllkurve einen sinusförmigen Verlauf. Die Anzahl der detektierten Maxima entspricht der Anzahl der überquerten Spuren. In 8 bildet zwar die obere Hüllkurve eine Gerade, jedoch die untere Hüllkurve weist unregelmäßige Bäuche auf, die von Verunreinigungen oder Kratzern auf der CD-Platte herrühren oder durch Erschütterungen verursacht sind.

Schließlich zeigt 9 einen Verlauf des Datensignals HF, wenn ein Wiedergabegerät während Spurwechsel Erschütterungen ausgesetzt ist oder der Aufzeichnungsträger durch Kratzer, Staub, Fingerabdrücke oder anderen Schmutz beschädigt ist. Der sinusförmige Verlauf der oberen Hüllkurve kann sogar durch die untere Hüllkurve, die ähnlich wie in 8 verläuft, unterbrochen sein.

In 10 ist ein Ausführungsbeispiel einer in der Analogtechnik verwendeten Schaltungsanordnung angegeben, mit der aus dem Verlauf der Hüllkurven entsprechende Bewertungssignale bereitgestellt werden. Der von einem Aufzeichnungsträger reflektierte Lichtstrahl wird auf den Photodetektor PD fokussiert, der aus vier quadratförmigen Photodioden A, B, C und D aufgebaut ist. Das vom Photodetektor PD erzeugte Datensignal HF, das gleich der Summe der Photospannungen der Photodioden A, B, C und D, ist, wird zum Dekodieren an eine nicht dargestellte Schaltung weitergeleitet. Zusätzlich ist das Datensignal HF an die Kathode einer Diode D1 angelegt, die mit der Anode einer Diode D2 verbunden ist. Die Anode der Diode D1 ist mit einem Anschluss eines Kondensators CA, dessen anderer Anschluss auf Bezugspotential liegt, und mit einem Pol einer Stromquelle SQ1, an deren anderem Pol eine Spannung U1 liegt, sowie mit dem einen Eingang eines Vergleichers V1 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Abgriff eines Potentiometers P1 verbunden ist. An einem Anschluss des Potentiometers P1 ist eine Spannung U2 angelegt, während der andere Anschluss des Potentiometers P1 auf Bezugspotential liegt. Die Kathode der Diode D2 ist mit einem Anschluss eines Kondensators CB, dessen anderer Anschluss auf Bezugspotential liegt, mit einem Pol einer Stromquelle SQ2, deren anderer Pol ebenfalls auf Bezugspotential liegt, und mit einem Eingang eines Vergleichers V2 verbunden, dessen anderer Eingang mit einem Abgriff eines Potentiometers P2 verbunden ist. An einem Anschluss des Potentiometers P2 ist eine Spannung U3 angelegt und der andere Anschluss liegt auf Bezugspotential.

Mit demjenigen Teil der in 10 dargestellten Schaltungsanordnung, der aus den Bauelementen D1, CA, SQ1, V1 und P1 besteht, wird die untere Hüllkurve u mit einem in 9 gestrichelt eingezeichneten unteren Schwellwert SU verglichen und mit dem anderen Teil der Schaltungsanordnung in 10, der von den Bauelementen D2, CB, SQ2, V2 und P2 gebildet wird, wird die obere Hüllkurve o mit dem in 9 ebenfalls gestrichelt gezeichneten oberen Schwellwert SO verglichen. Vom Vergleicher V2 wird an seinem Ausgang ein Signal A2 abgegeben, wenn die obere Hüllkurve o des Datensignals HF unter den oberen Schwellwert SO sinkt. Das Signal am Ausgang A zeigt an, dass der Lichtstrahl Spuren überquert. Dagegen gibt der Vergleicher V1 an seinem Ausgang A1 ein Signal ab, wenn die untere Hüllkurve des Datensignals HF den unteren Schwellwert SU überschreitet. Das Signal am Ausgang A1 zeigt an, dass eine Störung vorliegt, die durch Schmutz, Fingerabdrücke, Kratzer, etc. auf dem Aufzeichnungsträger oder durch Erschütterungen des Wiedergabegerätes verursacht sind. Durch Einstellen der Potentiometer P1 und P2 werden der untere beziehungsweise der obere Schwellwert SU bzw. SO festgelegt. Dadurch, dass am Datensignal HF sofort erkannt werden kann, ob der Lichtstrahl Spuren überspringt, ob Störungen verursacht durch Erschütterungen oder durch Schmutz auf dem Aufzeichnungsträger oder ob beide Erscheinungen vorliegen, können beispielsweise der Fokus- und der Spurregelkreis beeinflusst werden, um unter diesen Bedingungen schneller oder genauer zu regeln. Die in 10 dargestellte Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, dass sie in Analogtechnik realisiert ist und dadurch auch die bekannten Nachteile dieser Technik aufweist. Es sind beispielsweise das aufwendige Einstellen der Schwellwerte und deren Drift sowie das Anpassen der Parameter an unterschiedliche Eigenschaften von Aufzeichnungsträgern und unterschiedliche Abtastgeschwindigkeiten als Nachteile der Analogtechnik in einer bei Einsatz eines digitalen Servosignalprozessors ansonsten rein digitalen Umgebung anzusehen. Analogschaltungen sind in Bezug auf unterschiedliche Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme, wie DVD, CD, CD-ROM, beschreibbare CD, DVD und unterschiedliche Geschwindigkeiten und den damit verbundenen Zeitkonstanten sehr inflexibel. Andererseits erfordert das Digitalisieren des Datensignals HF einen hohen Aufwand, da aufgrund der großen Bandbreite und hohen Frequenz des Datensignals HF ein Analog-Digital-Wandler vorzusehen ist, wie er beispielsweise für Videoanwendungen verwendet wird. Da die Fehlersignale im Vergleich zum Datensignal HF relativ schmalbandig und niederfrequent sind, ist zum Ansteuern eines digitalen Servosignalprozessors im Prinzip ein Analog-Digital-Wandler ausreichend, wie er für Audioanwendungen verwendet wird. Der sich daraus ergebende Widerspruch wird dadurch gelöst, dass das Erzeugen einer oder beider Hüllkurven des Datensignal HF im analogen Bereich, jedoch die Bewertung der Hüllkurven im digitalen Bereich vorgesehen sind. Der Anteil analoger Schaltungselemente wird verringert und es werden eine hohe Flexibilität zur Anpassung an unterschiedliche Bedingungen und eine erhebliche Kosteneinsparung erreicht, indem trotz digitaler Bewertungssignalverarbeitung nur ein schmalbandiger Analog-Digital-Wandler für ein oder mehrere Bewertungssignale vorzusehen ist. Es eröffnet sich dadurch in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, in einem Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten einen Servoprozessor SP vorzusehen, der nur einen Analog-Digital-Wandler ADC aufweist, dem 1 entsprechend, über einen Multiplexer MPL sowohl zahlreiche Fehlersignale als auch die zum Erzeugen von Bewertungssignalen erforderlichen Signale zugeführt werden. Zum Erzeugen von Bewertungssignalen erforderliche Signale sind die obere und untere Hüllkurve des Datensignals HF, die im analogen Bereich zwar aus dem Datensignal HF erzeugt aber nicht beispielsweise durch einen Vergleich mit Schwellwerten bewertet werden. Hierzu ist ein in l dargestellter Hüllkurvendetektor ED vorgesehen, der an einer Datensignalerzeugungsstufe DSG angeschlossen ist. Der Datensignalerzeugungsstufe DSG wird in einer analogen Vorverstärkereinheit PRE ein mit einem Photodetektor PD detektiertes Datensignal HF über einen oder mehrere Vorverstärker AMP zugeführt, die gleichzeitig zumindest teilweise Signale für eine Servosignalerzeugungsstufe SSG bereitstellen. Die Anzahl der den Photodetektor PD bildenden Photodioden und die Anzahl der Vorverstärker AMP ist vom verwendeten Abtastsystem abhängig und ist hier nur beispielhaft angegeben. Auch das in der analogen Vorverstärkereinheit PRE dargestellte Businterface BI ist nur erforderlich, wenn beispielsweise unterschiedliche Zeitkonstanten eines analogen Phasendetektors über den IIC – Bus des Prozessors PRZ auszuwählen sind. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Servo- und Hüllkurvensignale vor dem Verlassen der analogen Vorverstärkereinheit PRE tiefpaßgefiltert werden. Hierzu kann beispielsweise ein einfaches, bekanntes aktives Filter zweiter Ordnung verwendet werden.

An der Datensignalerzeugungsstufe DSG der analogen Vorverstärkereinheit PRE ist zum Erzeugen der digitalen Dateninformation ein Daten-Dekoder DD angeschlossen und im Servoprozessor SP ist zum Steuern der zeitlichen Abläufe eine Zeitsteuereinheit TC vorgesehen.

Da die obere Hüllkurve o und die untere Hüllkurve u nicht gleichzeitig benötigt werden, kann, wie in 2 dargestellt, eine der Hüllkurven durch wahlweise invertieren des Datensignals HF ausgewählt werden. Hierzu ist 2 entsprechend ein Inverter I vorgesehen und mit einem Schalter S werden dem Hüllkurvendetektor ED wahlweise das Datensignal HF oder das invertierte Datensignal HF zum Bilden einer oberen Hüllkurve o und einer unteren Hüllkurve u zugeführt. Dadurch ist in vorteilhafter Weise nur ein Hüllkurvendetektor ED erforderlich, mit dem sowohl eine obere Hüllkurve o als auch eine untere Hüllkurve u des Datensignals HF gebildet werden. Hinsichtlich aller weiteren Bestandteile ist 2 mit l identisch. Grundsätzlich hat das Hüllkurvensignal EV, wie es beispielhaft in 3 dargestellt ist, eine wesentlich geringere Bandbreite als das Datensignal HF und kann deshalb bereits mit einem preiswerten Analog-Digital-Wandler ADC, wie er für Audioanwendungen verwendet wird, digitalisiert werden.

Grundsätzlich können dem Multiplexer MPL die obere Hüllkurve o und die untere Hüllkurve u auch gleichzeitig zugeführt werden, wie in 4 dargestellt.

Als Hüllkurvendetektor ED wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, deren Prinzip anhand von 11 erläutert wird. Mit der Schaltungsanordnung gemäß 11 kann sowohl eine obere als auch eine untere Hüllkurve abgebildet werden. Aufgabe des Hüllkurvendetektors ED ist es, eine Einhüllende von einem höherfrequenten Signal zu bilden, das von einem niederfrequenten Signal überlagert ist. 11 entsprechend bilden zwei Transistoren Q4, Q5 mit einem Kondensator C1 und einer Stromquelle I1 eine Integratorstufe, die vom Eingang IN angesteuert wird. Der Eingang IN wird von der Basis des ersten Transistors Q4 gebildet und ist mit dem Kondensator C1 verbunden, dessen anderer Anschluss mit dem Kollektor des zweiten Transistors Q5 und der ersten Stromquelle I1 verbunden ist. Die erste Stromquelle I1 ist an der Versorgungsspannung VCC und der Emitter des zweiten Transistors Q5 ist an Masse angeschlossen während die Basis des zweiten Transistors Q5 mit dem Emitter des ersten Transistors Q4 verbunden ist. Um ein unerwünschtes Laden des Kondensators C1 durch den Basisstrom des ersten Transistors Q4 zu vermeiden, ist eine Basisstromkompensationsschaltung vorgesehen, die von drei Transistoren Q1... Q3 und einem Widerstand R1 gebildet ist, der einerseits an der Versorgungsspannung VCC angeschlossen und andererseits mit dem Emitter des dritten Transistors Q1 und dem Kollektor des vierten Transistors Q2 verbunden ist. Weiterhin sind die Basis des dritten Transistors Q1 mit der Basis des vierten Transistors Q2, der Kollektor des dritten Transistors Q1 mit dem Emitter des fünften Transistors Q3, und der Emitter des vierten Transistors Q2 mit dem Kollektor des ersten Transistors Q4 verbunden. Der Kollektor des fünften Transistors Q3 ist an Masse und die Basis des fünften Transistors Q3 ist an der Basis des ersten Transistors Q4 angeschlossen.

Wird am Eingang IN ein Strom nach Masse gezogen, so steigt das Potential am Kollektor des zweiten Transistors Q5 an, umgekehrt sinkt es ab, wenn ein Strom von der Versorgungsspannung VCC eingespeist wird. Über einen Emitterfolger, der mit einem sechsten Transistor Q6 gebildet ist, wird das Signal ausgekoppelt. Die Basis des sechsten Transistors Q6 ist am Kollektor des zweiten Transistors Q5 angeschlossen, der Kollektor des sechsten Transistors Q6 mit der Versorgungsspannung VCC verbunden und am Emitter des sechsten Transistors Q6 sind die Basis eines siebten Transistors Q7 und eine mit Masse verbundene Stromquell I2 angeschlossen. Der siebte Transistor Q7 ist mit seinem Kollektor an Masse gelegt und der Emitter, der mit einer an der Versorgungsspannung VCC angeschlossenen Stromquelle I3 verbunden ist, bildet den das Hüllkurvensignal EV bereitstellenden Ausgang OUT. Der siebte Transistor Q7 eliminiert den Basis-Emitter-Spannungsabfall am sechsten Transistor Q6 und verbessert gleichzeitig das Temperaturverhalten. Der dritte Transistor Q1, der fünfte Transistor Q3 und der siebte Transistor Q7 sind pnp-Transistoren und die anderen in 11 angegeben Transistoren werden von npn-Transistoren gebildet.

Der in 11 dargestellte Hüllkurvendetektor ED, der sowohl eine obere als auch eine untere Hüllkurve bereitstellen kann, wird zum Bereitstellen einer oberen Hüllkurve o an einen Schaltungsblock upper envelope und zum Bereitstellen einer unteren Hüllkurve u an einen Schaltungsblock lower envelope 12 entsprechend angeschlossen. 12 entsprechend wird das Datensignal HF an einem Anschluss SIG IN angelegt, der im Schaltungsblock upper envelope von der Basis eines achten Transistors Q8 und im Schaltungsblock lower envelope von der Basis eines elften Transistors Q11 gebildet wird. Die Schaltungsblöcke upper envelope und lower envelope stellen für den Hüllkurvendetektor ED eine Lade- beziehungsweise Entladeschaltung dar. Der Hüllkurvendetektor ED ist in 12 als mit 11 bezeichneter Block dargestellt, dessen Eingang IN und Ausgang OUT mit einem von zwei Wechselschaltern S1 und S2 gebildeten Umschalter verbunden sind. Mit dem Umschalter wird der 11 entsprechende Hüllkurvendetektor ED wahlweise an der vom Schaltungsblock upper envelope oder an der vom Schaltungsblock lower envelope gebildeten Lade- beziehungsweise Entladeschaltung angeschlossen, um am Anschluss Envelope OUT ein der oberen Hüllkurve o oder der unteren Hüllkurve u entsprechendes Signal bereitzustellen.

Die Funktion der in 12 dargestellten Schaltungsanordnung wird anhand des Schaltungsblockes upper envelope erläutert. Das dem Anschluss SIG IN zugeführte Datensignal HF wird mit einem Komparator mit dem Signal am Ausgang OUT des Hüllkurvendetektors ED verglichen. Der Komparator wird von einem achten und einem neunten Transistor Q8, Q9 gebildet. Die Emitter der Transistoren Q8 und Q9 sind hierzu mit einer an einer Versorgungsspannung VCC angeschlossenen Stromquelle I4 verbunden. Der Kollektor des achten Transistors Q8 ist nach Masse geführt und der Kollektor des neunten Transistors mit der Basis eines zehnten Transistors Q10 sowie einem nach Masse geführten Widerstand R2 verbunden. Die Basis des neunten Transistors Q9 wird vom Ausgang OUT des Hüllkurvendetektors angesteuert. Ist das Potential an der Basis des neunten Transistors Q9 tiefer als das an der Basis des achten Transistors Q8, fließt ein von der Stromquelle I4 bereitgestellter Strom durch den neunten Transistors Q9 und schaltet den zehnten Transistor Q10 durch. Dieser zieht nun einen Strom gegen Masse, der nur von einem am Emitter angeschlossenen Widerstand R3 und der sich innerhalb des Hüllkurvendetektors ED gemäß 11 befindlichen Stromquelle I1 begrenzt wird. Am Anschluss Envelope OUT steigt das Potential und folgt schnell dem Datensignal HF am Anschluss SIG IN. Überschreitet das Basispotential des neunten Transistors Q9 den Pegel des Datensignals HF am Anschluss SIG IN, fließt der von der Stromquelle I4 bereitgestellte Strom durch den linken Komparatorpfad, der vom achten Transistor Q8 gebildet wird, nach Masse. Der Strom, der von einer am Kollektor des zehnten Transistors Q10 und an der Versorgungsspannung VCC angeschlossenen Stromquelle I5 bereitgestellt wird und vergleichsweise klein ist, entlädt dann den Kondensator C1 im Hüllkurvendetektor ED gemäß 11, wodurch das Potential am Anschluss Envelope OUT langsam abfällt. Die den Komparator bildenden Transistoren sind vom pnp und der zehnte Transistor ist ein npn Typ.

Die gekoppelten Wechselschalter S1 und S2 ermöglichen ein Umschalten auf die untere Hüllkurvenerkennung. Das Prinzip der Detektion ist identisch, außer dass die Lade- und Entladevorgänge entgegengesetzt arbeiten. Der Schaltungsblock lower envelope, der eine mit dem Schaltungsblock upper envelope identische Struktur aufweist, ist deshalb komplementär zum Schaltungsblock upper envelope aufgebaut. Die im Schaltungsblock lower envelope den Komparator bildenden Transistoren Q11, Q12 sind folglich vom npn-Typ und die Emitter dieser Transistoren mit einer an Masse angeschlossenen Stromquelle I6 verbunden während die Widerstände R4, R5 und der Kollektor des Transistors Q11 mit der Versorgungsspannung VCC verbunden sind. Über den bereits erwähnten Umschalter wird der Eingang IN des 11 entsprechenden Hüllkurvendetektors mit einer an Masse angeschlossenen Stromquelle I7 und dem Kollektor des entsprechenden Transistors Q13 verbunden, der ein pnp-Typ ist. Während die Stromquelle I5 im Schaltungsblock upper envelope einen Ladestrom charge current in die 11 entsprechende Integratorstufe treibt, treibt die Stromquelle I6 im Schaltungsblock lower envelope einen Entladestrom discharge current in die 11 entsprechende Integratorstufe. Am Ausgang OUT beziehungsweise Envelope OUT wird jedoch generell das Hüllkurvensignal bereitgestellt und über die Basis des Transistors Q9 beziehungsweise Transistors Q12 mit dem Datensignal HF verglichen.

Werden die obere und untere Hüllkurve zur gleichen Zeit benötigt, ist die 11 entsprechende Integratorstufe zweimal vorzusehen. Die gekoppelten Wechselschalter S1 und S2 entfallen.

Sollte hingegen nur eine der Hüllkurven benötigt werden, ist entweder nur der Schaltungsblock upper envelope oder nur der Schaltungsblock lower envelope in Verbindung mit der 11 entsprechenden Integratorstufe erforderlich. Auch in diesem Fall entfallen die gekoppelten Wechselschalter S1 und S2.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern schließt Abwandlungen und Modifikationen im Rahmen des erfindungsgemäßen Prinzips mit ein.


Anspruch[de]
Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen und zur digitalen Bewertungssignalverarbeitung, umfassend:

einen Photodetektor (PD) zur Bereitstellung eines analogen Hochfrequenz-Datensignals (HF) von einem optischen Aufzeichnungsträger;

eine Lade- und Entladeschaltung;

einen Hüllkurvendetektor (ED), der durch eine Integratorstufe gebildet wird und über die Lade- und Entladeschaltung mit dem Photodetektor (PD) verbunden ist, um aus dem analogen Hochfrequenz-Datensignal (HF) ein analoges Hüllkurvensignal bereitzustellen;

einen Analog-Digital-Wandler (ADC) für das Audiofrequenzband, der eine wesentlich schmalere Bandbreite als das analoge Hochfrequenz-Datensignal (HF) hat, um ein digitales Hüllkurvensignal für die digitale Bewertungssignalverarbeitung aus dem analogen Hüllkurvensignal bereitzustellen; und

einen Komparator (Q8, Q9) zum Vergleich des analogen Hüllkurvensignals mit dem analogen Hochfrequenz-Datensignal (HF),

wobei die Integratorstufe von der Lade- und Entladeschaltung geladen wird, wenn das analoge Hüllkurvensignal kleiner ist als das analoge Hochfrequenz-Datensignal (HF), und entladen wird, wenn das analoge Hüllkurvensignal das analoge Hochfrequenz-Datensignal (HF) überschreitet.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Hüllkurvendetektor (ED) eine erste und eine zweite Lade- und Entladeschaltung umfasst, die über einen Umschalter (S1, S2) mit der Integratorstufe verbunden sind, um ein oberes (o) oder ein unteres (u) Hüllkurvensignal bereitzustellen. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Hüllkurvensignaldetektor (ED) mit dem Photodetektor (PD) über einen Schalter (S) entweder direkt oder über einen Inverter (I) verbunden ist, um dem Hüllkurvendetektor (ED) entweder ein Signal oder das von dem Photodetektor (PD) bereitgestellte invertierte Signal zwecks Bildung einer oberen (o) oder einer unteren (u) Hüllkurve eines von dem Photodetektor (PD) detektierten Datensignals zuzuführen. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Hüllkurvendetektor (ED) sowohl eine obere als auch eine untere Hüllkurve (o und u) eines von einem Photodetektor (PD) detektierten Datensignals eines DVD-Spielers oder DVD-Aufzeichnungsgerätes bereitstellt, und mit einem Analog-Digital-Wandler für das Audiofrequenzband zwecks Erzeugung eines digitalen Bewertungssignals verbunden ist. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Hüllkurvendetektor (ED) eine obere und eine untere Hüllkurve (o oder u) eines von dem Photodetektor (PD) detektierten Datensignals eines DVD-Spielers oder DVD-Aufzeichnungsgerätes bereitstellt und mit einem Analog-Digital-Wandler für das Audiofrequenzband zwecks Erzeugung eines digitalen Bewertungssignals verbunden ist. Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Bewertungssignal ein digitales Spiegelsignal oder ein digitales Defektsignal ist. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Hüllkurvendetektor (ED), der eine obere (o) und eine untere (u) Hüllkurve eines von dem Photodetektor (PD) über einen Multiplexer (MPL) detektierten Datensignals bereitstellt, mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) für das Audiofrequenzband zwecks Erzeugung eines digitalen Spiegelsignals (MI) oder Defektsignals (DE) verbunden ist. Gerät nach Anspruch 1, bei dem das von dem Photodetektor detektierte Datensignal, das eine Bandbreite oberhalb des Audiofrequenzbandes hat, ein Datensignal eines CD-Spielers oder eines CD-Aufzeichnungsgerätes ist. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Hüllkurvendetektor (ED), der eine obere (o) und eine untere (u) Hüllkurve eines von dem Photodetektor (PD) über einen Multiplexer (MPL) detektierten Datensignals bereitstellt, mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) für das Videosignalband verbunden ist, dem sowohl ein Fokusfehlersignal und ein Spurfehlersignal, als auch mindestens ein Hüllkurvensignal zugeführt werden. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Integratorstufe zweifach angeordnet ist, um gleichzeitig eine obere (o) Hüllkurve und eine untere (u) Hüllkurve eines von dem Photodetektor (PD) detektierten Signals bereitzustellen.






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