DE3751536T2 - Wiedergabe und Taktrückgewinnung von impulsbreitenmodulierten Daten. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft die Wiedergabe und Taktrückgewinnung von impulsbreitenmodulierten Daten in einem Datenaufzeichnungskanal entweder während des Schreibens oder während des Lesens von Daten.
• Impulsbreitenmodulierte Daten sind eine Form von Daten, in der Übergänge bei der Darstellung von Daten auf einem Speichermedium einem Datenbit, entweder einer "1" oder einer "0" entsprechen. Kein Übergang entspricht deshalb einer "0" bzw. einer "1". Da die Bedingung des Nichtübergangs eine Information trägt, ist es notwendig, ein Taktsignal zu verwenden, um eine Datenzellenweite zu definieren, um zu erfassen, wie viele Nichtübergänge zwischen Übergängen aufgetreten sind. Dieses Taktsignal muß mit dem Dateneingangssignal synchronisiert werden, und dies wird gewöhnlich mit einem Phasenregelkreis durchgeführt. Ein gutes Beispiel wird in der US-A-3 804 992 mit dem Titel "Digital Time Sampling Phase Comparator With Noise Rejection", gelehrt, die auf Fiorino u.a. ausgestellt ist.
• In einer typischen Umgebung, zum Beispiel in einer magnetischen Aufzeichnung, sind die impulsbreitenmodulierten Aufzeichnungen gewöhnlich gleichförmig, z.B. haben sie während einer Aufzeichnung eine ähnliche Genauigkeit und Darstellung. Die Datenübergänge neigen dazu, sich in die gleiche Richtung und in kleinen Beträgen relativ zu dem Takt zu verschieben, und infolgedessen kann der Phasenregelkreis einen Takt steuern, um die Zeitverschiebungen des Dateneingangssignals zu verfolgen.
• In optischen Speichersystemen führen viele Faktoren in einer einzigen Aufzeichnung zu Änderungen der Größendarstellung der Daten, je nachdem, ob die Darstellung die Vorder- oder die Rückflanke einer Vertiefung ist, die Licht reflektiert oder die Größe des Bereichs geänderter magnetischer oder opto-magnetischer Eigenschaften ist. Als Folge können sich die Übergänge in impulsbreitenmodulierten Daten einen deutlichen Betrag aufgrund der Aufzeichnungseigenschaften bewegen. Diese Aufzeichnungsverschiebung hat nichts mit dem Informationsgehalt der Daten zu tun.
• Die Aufzeichnungsverschiebung der Vorder- und Rückflanke der Datenübergänge verläuft in entgegengesetzten Richtungen. Tatsächlich hat sich die Impulsbreite eher aufgrund der Variationen in den Aufzeichnungsphänomenen geändert als aufgrund der Änderungen in der zeitlichen Zuordnung der Information. Diese unbeabsichtigten Impulsbreitenvariationen erschweren dem Phasenregelkreis den Takt der Daten genau zu synchronisieren und infolgedessen die Zeitfenster, z.B. Datenzellen, die in dem Aufzeichnungskanal verwendet werden, zum Decodieren der Daten aus den Übergängen anzupassen.
• Einige der möglichen Faktoren, die die Vorder- und Rückflanke veranlassen, sich beträchtlich in entgegengesetzten Richtungen zu verschieben, sind unterschiedliche Laserleistung, Fokussierfehler, Spurfehler, Mediumzusammensetzung, Laserverweilzeit und Mediumempfindlichkeit. Veränderungen in diesen Faktoren führen zu Zeitveränderungen sowohl bei der Vorderflanke einer Vertiefung oder einer Markierung als auch bei der Rückflanke einer Vertiefung. Wenn die Laserleistung zu groß ist oder das Medium ein bißchen empfindlicher als erwartet ist, kann die Vorderflanke der Vertiefung früher als erwartet erreicht werden, weil die Vertiefung größer als erwünscht ist. Unter der gleichen Bedingung des Mediums kann mit der Rückflanke der Vertiefung später als erwartet gerechnet werden, infolgedessen führt dies zu Zeitsteuerungsschwierigkeiten bei der Erfassung sowohl der Vorderals auch der Rückflanken. Ein bloßes Bewegen der Zeitfenster (Datenzellen) in die eine oder die andere Richtung durch Anpassen des Taktes im Phasenregelkreis kann diese unerwarteten Impulsbreitenvariationen nicht kompensieren und kann bei dem Erfassen der Daten zu einer größeren Anzahl von Fehlern führen.
• EP-A-0 213 623 offenbart eine optische Scheibenvorrichtung, die mit einem Aufzeichnungsberichtigungssystem zum Steuern der Änderungen in der Datenaufzeichnungslänge ausgestattet ist. Die Daten werden durch die zeitliche Zuordnung der Vorder- und/oder Rückflanken von Impulsen dargestellt, die mit Taktimpulsen verglichen werden, um die Laserstrahlleistung zu steuern, wenn die aufgezeichnete Datenimpulsbreite von der vorbestimmten Breite verschieden ist. Diese Vorrichtung ermöglicht nicht, eine Impulsbreite optisch aufgezeichneter Daten unter Verwendung eines Phasenregelkreises dynamisch zu korrigieren. Dieses Dokument wird gemäß Artikel 54.3 des Europäischen Patentübereinkommens zitiert.
• Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Korrektur von Breitenverzerrungen in impulsbreitenmodulierten Daten des Typs bereitgestellt, in dem Übergänge bei der Darstellung von Daten Bits der ersten Polarität entsprechen, während keine Übergänge Bits der zweiten Polarität entsprechen, und wobei Datenbits aus der zeitlichen Zuordnung der Vorder- und der Rückflanken von Impulsen rückgewonnen werden und das Verfahren folgende Schritte umfaßt Erfassen der Vorderflanken der Daten- Impulse; Erfassen der Rückflanken der Datenimpulse; Bereitstellen von Signalen, die für die erfaßten Vorder- und Rückflanken repräsentativ sind; Erzeugen eines Taktsignals in Reaktion auf die Vorder- und Rückflankensignale, wobei das Taktsignal den Verschiebungen der Plankensignale folgt, die in der gleichen Richtung auftreten, um eine erwartete Zeit für die Erfassung der Flanken bereitzustellen; Messen der Größe der Abweichung der tatsächlichen Vorder- und Rückflankenzeit von der erwarteten Vorder- und Rückflankenzeit, wie sie durch den vorhergehenden Schritt nachgewiesen wurde; und Verschieben der relativen zeitlichen Zuordnung zwischen Vorder- und Rückflankensignalen in Reaktion auf das Breitenkorrektursignal, um die Breite der Datenimpulse mit der erwarteten Breite zwischen Vorder- und Rückflankensignalen wiederherzustellen.
• Um die Wiederherstellungsfunktion auszuführen wird ein Phasenregelkreis zum Feststellen der erwarteten Positionen für die Vorderund Rückflankenübergänge der Impulse verwendet. Mit dem Feststellen dieser erwarteten Übergänge erfaßt die Phasendifferenzlogik Abweichungen der tatsächlichen Impulsbreite von der erwarteten Impulsbreite. Eine Rückkopplung dieser Abweichungsinformation wird zum Anpassen der Position der Vorder- und Rückflankensignale verwendet, um die Impulsbreite mit der erwarteten Impulsbreite wiederherzustellen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein erster monostabiler Multivibrator auf der Vorderflanke eines Impulses getriggert und ein zweiter monostabiler Multivibrator wird auf der Rückflanke eines Impulses getriggert. Ein Breitenfehlersignal wird bei der Summation von wechselnden Beschleunigungs- und Verlangsamungssignalen von einem konventionellen Phasenregelkreis, der in einer Datenerfassung verwendet wird, erzeugt. Das Fehlersignal wird dann zur Änderung des Zeitverhaltens eines der monostabilen Multivabratoren, die auf der Vorder- oder Rückflanke des Impulses arbeiten, verwendet, um die Impulsflanken des Phasenregelkreises zu definieren.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Vorder- und Rückflankenübergänge einem Zähler zugeführt, der Taktimpulse zwischen Vorder- und Rückflankenübergängen zählt. Die Anzahl der erwarteten Impulse wird von der tatsächlichen Anzahl der gezählten Impulse subtrahiert. Dieser Wert wird durch ein Tiefpaßfilter zum Mitteln des Wertes über mehrere Vorder- zu Rückflankenübergänge gefiltert. Der gefilterte Wert wird dann, wie in der obigen Ausführungsform, einem monostabilen Element oder Phasenschiebern für plus und minus zugeführt, die Phasenverschiebungen für eine Verwendung durch getrennte Vorder- und Rückflanken-Wiederherstellungstakte bereitstellen.
• In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Daten, sobald sie geschrieben werden, wirkungsvoll wiederhergestellt. Unter Verwendung eines Verfahrens zum gleichzeitigen Lesen und Schreiben, um Aufzeichnungsverschiebungen von auf einem Medium geschriebenen Daten zu erfassen, werden die Phasen der Daten, die geschrieben werden, absichtlich in die entgegengesetzte Richtung der erfaßten Aufzeichnungsverschiebung verschoben. Infolgedessen erscheinen die Daten, wenn sie gelesen werden, nicht verschoben zu sein. Diese Vorverschiebung wird durch Erfassen der Vorderflanken und der Rückflanken der Daten, während sie geschrieben werden, und durch ihren Vergleich mit der zeitlichen Zuordnung der aktuellen Daten, bevor sie geschrieben werden, erreicht. Die Vorverschiebung wird dann als eine Funktion dieses Vergleichs durchgeführt.
• Eine vorhergehende Wiederherstellung der Breite der Daten führt zu größerer Genauigkeit in der Positionierung der Vorder- und Rückflanken der Datendarstellungen auf einem Aufzeichnungsmedium. Die physische Dichte solcher Flanken auf dem Medium kann dann wegen der einhergehenden Verminderung der zeitlichen Zuordnungstoleranz erhöht werden. Wenn dies mit der Verbesserung in der Lesezuverlässigkeit, die durch Breitenwiederherstellung für Daten beim Lesen gegeben ist, gekoppelt wird, werden die realisierbaren linearen Bitdichten gegenüber konventionellen Bitdarstellungen durch Vertiefungen oder Punkte fast verdoppelt.
• Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie sie in den Ansprüchen 1 bzw. 8 definiert werden, bereitzustellen.
• Fig. 1 ist ein detailliertes Blockdiagramm eines Phasenregelkreises mit Breitenwiederherstellung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2A ist ein detailliertes Blockdiagramm einer alternativen Schaltung zur Erzeugung der Breitenkorrektursignale gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2B und 2C sind detaillierte Blockdiagramme, die zeigen, wie Breitenkorrektursignale, die durch die Schaltungen in Fig. 2A erzeugt werden, mit den Schaltungen der Fig. 1 verbunden und in ihnen benutzt werden können.
• Fig. 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm einer Schaltung zum gleichzeitigen Lesen und Schreiben, um Daten zu lesen, während sie geschrieben werden und zum Bereitstellen einer Rückkopplung, um eine Aufzeichnungsverschiebung, die vom Schreiben der Daten herrührt, zu minimieren.
• In Fig. 1 werden Daten, die von einem impulsbreitenmodulierten auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Signal gelesen werden, auf der Leitung 10 einem NICHT-UND-Glied 12 zur Verfügung gestellt. Die invertierten Daten werden auch auf Leitung 14 einem NICHT-UND-Glied 16 zur Verfügung gestellt. Die NlCHT-UND- Glieder 12 und 16 werden eingeschaltet, um die Datensignale um Flipflop 32 durchzulassen. Infolgedessen ist nur ein NICHT-UND- Glied zu einer Zeit eingeschaltet; das NICHT-UND-Glied 12 wird eingeschaltet, um die Vorderflanke durchzulassen, und das NICHT- UND-Glied 16 wird eingeschaltet, um die Rückflanke durchzulassen.
• Die NICHT-UND-Glieder 12 und 16 werden mit den monostabilen Elementen 18 bzw. 20 verbunden. Die Rückflanke des Signals der monostabilen Elemente wird durch das NICHT-ODER-Glied zum Triggerflipfiop 32 durchgelassen. Die monostabilen Elemente verzögern in Wirklichkeit sowohl die Vorder- als auch die Rückflankensgnale, bevor diese Signale das Flipflop triggern. Weiterhin kann die zeitliche Zuordnung zwischen Vorder- und Rückflanke angepaßt werden, weil das monostabile Element 20 in seiner Impulsdauer variabel ist. Diese Funktion wird verwendet, wie später erklärt wird, um die Breitenwiederherstellung durchzuführen.
• Die komplementären Ausgangssignale an den Anschlüssen 34 und 36 des Flipflops 32 werden für ein zweites Ausgangsflipflop 40 bereitgestellt. Dieses Flipflop stellt komplementäre Datenausgangssignale auf den Leitungen 42 und 14 bereit und wird durch das Datentakt-Ausgangssignal getriggert, um die Inhalte von Flipflop 32 zu empfangen. Das Datentakt-Ausgangssignal wird durch den Phasenregelkreis erzeugt, der nun beschrieben wird.
• Das Ausgangssignal 28 des NICHT-ODER-Glieds 26 wird auch einem Phasendetektor 50 zur Verfügung gestellt, der die zeitlichen Phasenunterschiede der Daten auf der Eingangsleitung 28 und zeitliche Zuordnungssignale von einem zeitlichen Taktsignal auf der Leitung 68 von einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO 66) vergleicht. Der Phasendetektor 50 stellt ein Beschleunigungssignal auf der Leitung 56 und ein Verlangsamungssignal auf der Leitung 58 für eine Ladungspumpe 62 bereit. Die Ladungspumpe läßt mehr oder weniger Strom zum Filter 64 gemäß den Beschleunigungsbzw. Verlangsamungssignalen fließen. Das Filter 64 sammelt und mittelt die Beschleunigungs- und Verlangsamungssignale; es enthält einen Kondensator, um den Strom in eine Spannung umzuwandeln. Die Ausgangsspannung des Filters 64 steuert die Frequenz des Signals des VCO 66.
• Diese Anordnung der Elemente 50, 62, 64 und 66 ist als ladungsgepumpter Phasenregelkreis sehr bekannt. Die Schleife ist ein Referenzmittel, das ein Datentaktsignal 68 erzeugt, um gleichzeitige Zeitverschiebungen durch die Vorder- und Rückflankenübergänge in einem Datensignal zu verfolgen. Das Datentaktausgangssignal auf der Leitung 68 stellt einen Trigger für das Flipflop 40 bereit. Die Datenausgangssignale und das Datentaktsignal werden in Decodierungsschaltungen (nicht gezeigt) verwendet, um das impulsbreitenmodulierte Datenausgangssignal in binäre Daten umzuwandeln.
• Um eine Breitenwiederherstellung zu erreichen, werden die Beschleunigungs- und Verlangsamungssignale auf den Leitungen 56 bzw. 58 zu einem Differenzphasendetektor 60 weitergeleitet. Die Funktion dieses Detektors ist es, den Betrag der Aufzeichnungsverschiebung der tatsächlichen Vorder- und Rückflanken-Zeitzuordnung von der erwarteten Vorder- und Rückflanken-Zeitzuordnung, wie sie durch den Phasenregelkreis festgestellt wurde, zu messen. Wie vorher erklärt, veranlaßt die Aufzeichnungsverschiebung die Flanken, sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu den erwarteten Flankenpositionen zu bewegen. Der differentielle Phasenregelkreis 60 erfaßt wirklich unbeabsichtigte Breitenänderungen in den impulsbreitenmodulierten Daten.
• Die Dateneingangsleitung 10 und ihr Komplement auf der Leitung 14 in Verbindung mit den UND- und NICHT-ODER-Gliedern wechselt den Polaritätssinn der Beschleunigungs- und Verlangsamungssignale für die Summenverbindungsstelle 82. Für jeden Beschleunigungs- und Verlangsamungsimpuls wird die Polarität in Abhängigkeit davon eingestellt, ob die Daten anzeigen, daß sie von einer Vorder- oder Rückflanke verursacht wurden. Die Differenz von jeder ist dann für den Betrag der Aufzeichnungsverschiebung zwischen der tatsächlichen Vorder- und Rückflanke und der erwarteten Vorder- und Rückflanke kennzeichnend.
• Wird die Erfassung der Impulsbreitenvariation betrachtet, so lassen die UND-Glieder 70 und 72 mit dem NICHT-ODER-Glied 78 die Beschleunigungs- und Verlangsamungsimpulse zum Differenzverstärker 82 durch, wenn der Impuls breiter als erwartet ist. Die UND- Glieder 74 und 76 mit dem NICHT-ODER-Glied 80 führen die gleiche Sache durch, wenn der Impuls enger als erwartet isz. Da der Differenzverstärker die Beschleunigungs- und Verlangsamungssignale seriell empfängt, gibt es keine Differenzfunktion. Der Verstärker 82 bewirkt ein Durchlassen der Signale vom NICHT-ODER-Glied 78 und ein Invertieren und Durchlassen der Signale vom NICHT- ODER-Glied 80. Die Dauer der Beschleunigungs- und Verlangsamungssignale steuert die Dauer des Stromflusses von der Ladungspumpe 88 zum Filter 90. Die Dauer der Beschleunigungs- und Verlangsamungssignale wird in Wirklichkeit für eine Anzahl von Vorder- und Rückflanken durch das Filter 90 summiert und gemittelt, um ein Signal zu erzeugen, das ein Maß der unbeabsichtigten Breitenvariation in den aufgezeichneten Impulsen ist.
• Die monostabilen Elemente 18 und 20 werden nominal auf die halbe Taktzeit einer Zelle (1/2 der Zeitdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Datentakt-Ausgangsimpulsen) zum genauen Phasenvergleich durch den Phasendetektor 50 eingestellt. Das Tiefpaßfilter 90 stellt eine Steuerspannung auf einer Leitung 92 für das monostabile Element 20 bereit. Die Steuerspannung steuert wirksam das Zeitverhalten des monostabilen Elements 20 in Reaktion auf das Komplement des Dateneingangssignals auf der Leitung 14, das über das NICHT-UND-Glied 16 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten hält der Phasenregelkreis die Vorderflanke genau in Phase mit dem Datentakt-Ausgangssignal, und das Breitenkorrektursignal vom Filter 90 zu dem monostabilen Element 20 veranlaßt das monostabile Element, das Rückflankensignal in eine genaue Phasenbeziehung mit dem Datentakt zu bewegen. Dieses steuert die Impulsbreite, nämlich die zeitliche Zuordnung zwischen Signalen für die Vorder- und Rückflanken auf den Leitungen 34 und 36, währenddessen das Datentakt-Ausgangssignal auf der Leitung 68 den Löscheingang des Flipflops 40 taktet, um Datenausgangssignale auf den Leitungen 42 und 44 bereitzustellen.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Breitenwiederherstellungsschaltung wird in Fig. 2A gezeigt. Signale, die chronologisch und repräsentativ für erfaßte Vorderflanken und Rückflanken von Impulsen von aufgezeichneten Daten in impulsbreitenmodulierter Form sind, werden auf einer Leitung 110 einem Zähler 112 zur Verfügung gestellt. Ein Taktsignal auf der Leitung 114 stellt ein Signal bereit, das durch den Zähler 112 zu zählen ist. Der Zähler 112 zählt die Anzahl der Taktimpulse, die zwischen aufeinanderfolgender Vorder- und Rückflanken empfangen werden. Die Zahl n der Taktimpulse wird einer Subtraktionsschaltung 118 zur Verfügung gestellt, die von der tatsächlichen Zahl n eine erwartete Anzahl von m Taktimpulsen subtrahiert. Die Subtraktionsschaltung 118 führt die n-m-Zahl oder den n-m-Wert zu einer Logikschaltung 134 für gültige Zahlen. Die Logikschaltung 124 für gültige Zahlen stellt sicher, daß nur Zahlen von einer Vorder- zu einer Rückflanke von minimaler Dauer gemessen werden, so daß ein mit aufeinanderfolgenden Übergängen korrespondierender Datenstrom resultiert. Die n-m-Zahl wird von einem Analog/Digitalwandler 128 zu einem analogen Fehlersignal, das für die Größendifferenz eines Punktes oder einer Vertiefung auf einem Medium auf der Leitung 126 repräsentativ ist konvertiert. Das Fehlersignal auf der Leitung 126 wird einem Tiefpaßfilter und Zähler 130 zur Verfügung gestellt, der mit einer Häufigkeitsantwort, die für die Fälle variabler Punktgröße repräsentativ ist, ausgestattet ist. Wenn im allgemeinen die Übergangsrate "x"-Übergänge pro Sekunde ist, dann soll die Häufigkeitsantwort auf weniger als oder gleich x dividiert durch 50 Übergänge pro Sekunde begrenzt sein, um eine gleichwertige Zahl von Proben sicherzustellen. Ein schnelleres Verfahren umfaßt ein Vergrößern der Zähllogik, um mehr als gerade die kürzeste Vorder- zu Rückflanken-Zeit abzutasten und dann unter Verwenden dieser Mehrfachzeiten ein Fehlersignal bei einer höheren Abtastrate abzuleiten.
• Das Ausgangssignal des Filters 130 ist ein Maß für die Breitenabweichung der tatsächlichen Flanken von den erwarteten Flanken. Dieses Signal auf der Leitung 132 wird zu einer Doppelphasen- Regelkreisanordnung geleitet. Die Phasenregelkreise werden als Plusphasenschieber 134 und als Minusphasenschieber 136 bezeichnet. Diese Phasenschieber stellen dann Phasenverschiebungen für unabhängige Takte in ihren Schleifen bereit. Diese Takte werden zum Erfassen der Vorder- bzw. Rückflanken der Impulse verwendet.
• Alternativ kann in Fig. 28 das Signal auf der Leitung 132 dem monostabilen Element 20 in Figur 1 zur Verfügung gestellt werden, um diese Breitenvariationen in der gleichen Weise zu korrigieren, wie das Signal vom Filter 90 (Fig. 1) dem monostabilen Element 20 zur Verfügung gestellt wird, um Breitenvariationen zu korrigieren.
• In einem noch anderen Ausführungsbeispiel können beide monostabile Elemente 18 und 20 in Fig. 1, wie in Fig. 2C gezeigt, variabel sein. Die Dreitenvariation kann in zwei Hälften durch den Zähler in dem Filter und Zähler 130 geteilt werden. Das halbe Korrektursignal wird dann zu den variablen monostabilen Elementen 18' und 20 geleitet. Das variable monostabile Element 18' ersetzt das festeingestellte monostabile Element in der Figur 1.
• Die Schaltungen der Fig. 1 und Fig. 2A werden zur Breitenwiederherstellung von Daten, die bereits vorzugsweise durch Laser in einer impulsbreitenmodulierten Form geschrieben sind, bereitgestellt. Das Konzept der Vorverzerrung wird in der Schaltung der Fig. 3 angewandt, um die Breite der tatsächlichen Impulse zu korrigieren, während sie auf das Medium geschrieben werden.
• Die zu schreibenden Daten werden einer Datensignalquelle 150 auf der Leitung 152 zur Verfügung gestellt. die Datensignalquelle ist ein Referenzmittel, das ein Schreibsignal, das die korrekte zeitliche Zuordnung für eine ideale Datenerfassung aufweist, bereitstellt. Die Datensignalquelle 150 stellt eine Codierung, eine Synchronisation und eine Fehlerkorrektur-Codierung zum Erzeugen eines Schreibsignals auf der Leitung 154 für einen variablen Flankensteuerungsblock 156 bereit. Der Flankensteuerungsblock 156 ändert oder vorverzerrt die Impulsbreite, nämlich die zeitliche Beziehung zwischen Vorder- und Rückflanken der Schreibsignaldaten. Beim Schreiben von Daten auf einem optischen Aufzeichnungsmedium steuert die Impulsbreite des Schreibsignals die Laserverweilzeit, nämlich die Länge der Zeit, für die sich ein Laser auf einem Strompegel zum Schreiben einer Vertiefung in das Medium befindet.
• Die Flankensteuerung 156 ändert die Impulsbreite als eine Funktion der Nichtlinearitäten in dem optischen Aufzeichnungsverfahren. Die Steuerung 156 umfaßt ein spannungsvariables monostabiles Element und ein UND-Glied. Das UND-Glied empfängt das Schreibsignal und das Ausgangssignal des monostabiken Elementes. Das monostabile Element empfängt das Schreibsignal, und die Dauer des Ausgangsimpulses des monostabilen Elementes wird durch die Signale von dem Filter 188 und dem DAC 210, dessen Funktionen hiernach beschrieben werden, gesteuert. Im Betrieb konditioniert das monostabile Element das UND-Glied, so daft es einen Ausgangsimpuls mit einer Flanke des Impulses korrespondierend mit einer koinzidierenden Flanke des Datenimpulses aufweist, und so daß es mit der anderen Flanke relativ zu der anderen Flanke des Datenimpulses durch die Dauer des monostabilen Elements verlängert oder verkürzt wird. Mit anderen Worten besteht die Flankensteuerung 156 aus einer zeitlichen Zuordnungslogik, die das Schreibsignal für den Datenimpuls verlängert oder verkürzt. Idealerweise ist die Vorverzerrung der Daten derart, daß nach dem Schreiben und Rücklesen das erfaßte Signal aus dem Medium die zeitliche Zuordnung, die vor der Vorverzerrung bestanden hat, enthält.
• Sobald die Daten auf einem Medium durch einen strahlenden Energiestrahlgenerator, wie einem GaAs-Laser 160, geschrieben sind, erfaßt eine Photodiodenmatrix 164 das von dem Medium reflektierte Licht und stellt ein Rücklesesignal, das an Verbindungsstelle 166 summiert wird, für einen Dividierer 168 zur Verfügung. Der Dividierer 168 empfängt auch eine Messung der Laserintensität von einer Anzeigediode 170 auf der Leitung 172. Die Division des Rücklesesignals durch die Messung der Laserintensität von der Anzeigediode stellt ein normiertes Lesesignal auf der Leitung 174 bereit, wie es in der US-4 631 706 mit dem Titel "System for preventing the overwriting of previously optically recorded data and for reading optically recorded data during writing", gelehrt wird. Das normierte Lesesignal wird durch eine Ausgleichs- und Filterungsschaltungsanordnung 178 und durch eine Datenerfassungs-Schaltungsanordnung 180 verarbeitet. Das Datensignal von der Datenerfassung 180 ist das konventionelle Dateneingangssignal, wie es in Figur 1 verwendet wird.
• Das Schreibdatensignal auf der Leitung 154 wird von dem Lesedatensignal auf der Leitung 186 durch den Differenzverstärker 194 subtrahiert. Das Schreibsignal und das Lesesignal sind binäre Signale, die die gleiche Amplitude aufweisen. Infolgedessen ist die Differenz zwischen ihnen ein Maß der Differenz ihrer Weiten. Die Differenzen werden durch das Filter 188 akkumuliert, welches eine Spannung erzeugt, die eine Anzeige der Durchschnittsänderung zwischen den Flankensignalen in den Lesedaten und den Flankensignalen in den Schreibdaten ist. Das Filter 188 ist ein Tiefpaßfilter für den Zweck des Ausgleichens von Fehlersignalen. Das Filterverhalten wird für das resultierende Übergangsverhalten des Lesesignal-Steuerkreises gewählt, um auf Aufzeichnungsverschiebungen, wie Fehlfokussierungs-Übergängen und Aufzeichnungsmedien-Änderungen, zu reagieren. Infolgedessen stellt das Filter 188 ein Impulsbreiten- oder Flankenkorrektursignal bereit, das für den Vergleich der Schreibdaten und der erfaßten Lesedaten repräsentativ ist.
• Das Flankenkorrektursignal auf der Leitung 196 ist mit dem spannungsgesteuerten monostabilen Element in der Flankensteuerung 156 verbunden. Die Flankenkorrekturspannung steuert das Zeitverhalten des monostabilen Elementes 156, um die Breite des Impulssignals für den Schreibtreiber 216 zu ändern. Mit anderen Worten verschiebt die Flankensteuerung die Vorder- und Rückflanke relativ zueinander, um das Schreibsignal auf der Leitung 218 relativ zum Signal auf der Leitung 154 vorzuverzerren. Als Folge dieser Vorverzerrung, wird das Lesesignal jedoch Leitung 186 mit dem Schreibsignal auf Leitung 154 nahezu übereinstimmen. Die Schreibdatenvorverzerrung wird auch als eine Funktion des Spurenradius bereitgestellt. Da das Medium gewöhnlich mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, variiert die Oberflächengeschwindigkeit des Laserpunktes als eine Funktion seines Abstandes vom Drehpunkt des Mediums. Ein Digital/Analogwandler 210 stellt dem variablen monostabilen Element eine Steuerspannung in der Flankensteuerung 156 zur Verfügung, um die Impulsbreite als eine Funktion der Spurenposition anzupassen, die durch die wichtigsten ihrer Adressenbits dargestellt wird.
• Die tatsächliche Verweilzeit des Lasers 160 (die Zeit, während der der Schreibstrom eingeschaltet ist) wird durch einen Schreibtreiber 216 gesteuert, dem das Signal von der Flankensteuerung 156 auf der Leitung 215 empfängt. Die Schreibstrom- Steuerschaltung 220 stellt den Schreibstrom für den Schreibtreiber-Stromschalter 216 bereit. Eine Rückkopplungsregelung zu der Schreibstrom-Steuerschaltung 220 wird durch das Sensorausgangssignal der Anzeigediode 170 erreicht.
• Das Ausgangssignal der Anzeigedioden auf der Leitung 172 wird auch für einen Lesestrom-Steuerungsblock 222 bereitgestellt, der ein Ausgangssignal auf einer Leitung 224 zusammen mit dem Ausgangssignal des Schreibtreibers 216 auf einer Leitung 226 an einem Summierungsknotenpunkt 228 bereitstellt, um den Strom, der zum Laser 160 während des Schreibens fließt, zu steuern. Der Konstantstrom von der Lesesteuerung 222 stellt den Laserstrom für den normalen Lesebetrieb mit typischerweise 2 Milliwatt Leistung des Lasers bereit. Während des Schreibens leitet der Schreibtreiberschalter 216 den zusätzlichen Strom von der Schreibstromsteuerung durch den Laser für eine höhere Leistung, die erforderlich ist, um eine Vertiefung in das Medium zu schmelzen.
• Die Wiederherstellung der Datenflanken und das Takten kann auf dem Lesedatensignal auf der Leitung 156 durch die Schaltungen in den Fig. 1 oder 2 durchgeführt werden. Während die Breitenwiederherstellung während des Schreibens viele der vorhergehenden unbeabsichtigten Änderungenin den geschriebenen Daten entfernt, stellt die Wiederherstellungsschaltung, die während des Lesens der Daten wieder verwendet wird, immer noch eine sogar höhere Zuverlässigkeit bereit, weil es die Übergänge in den Datenzellen oder den Erfassungsfenstern zentriert (wie es durch den Datentaktausgang auf der Leitung 68 in Fig. 1 bereitgestellt wird). Die Vorrestauration der Daten führt zu größerer Genauigkeit in der Positionierung der Vorder- und Rückflanken der Datendarstellungen auf dem Aufzeichnungsmedium. Die räumliche Dichte von derartigen Flanken auf dem Medium kann dann wegen der zugehörigen Verminderung der zeitlichen Zuordnungstoleranz erhöht werden. Wenn dies mit der Verbesserung in der Lesezuverlässigkeit, die durch Breitenwiederherstellung für Daten beim Lesen gegeben ist, gekoppelt wird, werden die realisierbaren linearen Bitdichten gegenüber konventionellen Bitdarstellungen durch Vertiefungen oder Punkte fast verdoppelt.
• Während die Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird durch den Fachmann der Technik erkannt werden, daß weitere Ausführungsformen innerhalb des Rahmens der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert wird, liegen. Alle Formen der Datendarstellungen, seien es eingebrannte Vertiefungen, optomagnetische oder andere weniger bekannte Formen, können die Vorteile des hierin gelehrten Kompensierens von Fehlanpassung der Signale nutzen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Korrektur von Breitenverzerrungen in impulsbreitenmodulierten Daten des Typs, in dem Übergänge bei der Darstellung von Daten Bits der ersten Polarität entsprechen, während keine Übergänge Bits der zweiten Polarität entsprechen, und wobei Datenbits aus der zeitlichen Zuordnung der Vorder- und der Rückflanken von Impulsen rückgewonnen werden und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Erfassen der Vorderflanken der Datenimpulse (12, 18);

(b) Erfassen der Rückflanken der Datenimpulse (16, 20);

(c) Bereitstellen von Impulssignalen (22, 24) in Reaktion auf die erfaßten Vorder- und in Reaktion auf die erfaßten Rückflanken;

(d) Erzeugen eines Taktsignals (50, 62, 64, 66) in Reaktion auf die kombinierten Vorder- und Rückflankensignale, wobei das Taktsignal den Verschiebungen der kombinierten Flankensignale folgt, die in der gleichen Richtung auftreten, um eine erwartete Zeit für die Erfassung der Flanken bereitzustellen;

(e) Messen (60, 88, 90) der Größe der Abweichung der tatsächlichen Vorder- und Rückflankenzeit von der erwarteten Vorder- und Rückflankenzeit, wie sie durch den vorhergehenden Schritt für das Bereitstellen eines Breitenkorrektursignals nachgewiesen wurde; und

(f) Verschieben der relativen zeitlichen Zuordnung zwischen Vorder- und Rückflankensignalen durch Änderung der zeitlichen Impulszuordnung des Vorder- oder des Rückflankensignale in Reaktion auf das Breitenkorrektursignal, um die Breite der Datenimpulse mit den erwarteten Breiten zwischen Vorder- und Rückflankensignalen wiederherzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der den Takt erzeugende Schritt weiterhin die Schritte umfaßt:

Erfassen (50) der Phasendifferenz zwischen dem Taktsignal und den Vorder- und Rückflankensignalen;

Beschleunigen (56) oder Verlangsamen (55) des Taktsignals in Reaktion auf die Phasendifferenz zwischen dem Taktsignal und den Vorder- und Rückflankensignalen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Meßschritt umfaßt:

Erfassen (70 oder 76) einer ersten Phasendifferenz zwischen den Vorderflankensignalen und dem Taktsignal;

Erfassen (72 oder 74) einer zweiten Phasendifferen zwischen den Rückflankensignalen und dem Taktsignal;

Kombinieren (78 oder 80) der ersten und zweiten Phasendifferenzen, um das Breitenkorrektursignal zu erzeugen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Verschiebungsschritt umfaßt:

Verzögern (20) der Rückflankensignale relativ zu den Vorderflankensignalen;

Anpassen (92) der Verzögerung in dem vorangegangenen Schritt in Reaktion auf das Breitenkorrektursignal; und

wobei der Kombinationsschritt weiterhin den Schritt umfaßt:

Mitteln (58, 90) der ersten und weiten Phasendifferenzen von mehreren Vorder- und Rückflankenerfassungen.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, das zur Korrektur von Datensignalen, die von optisch aufgezeichneten Daten gelesen werden, verwendet wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Meßschritt umfaßt:

Vergleichen (60) der erfaßten Vorder- und Rückflanken mit der erwarteten Zeit für die Erfassung der Flanken; und

Wiederherstellen (88, 90) der Vorder- und Rückflanken in ihrer erwarteten zeitlichen Zuordnung.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Vergleichsschritt (60) einschließt:

Messen (70, 76) der Zeitdifferenz zwischen den Vorderflanken-Impulsübergängen und ihrer erwarteten zeitlichen Zuordnung;

Messen (72, 74) der Zeitdifferenz zwischen den Rückflanken- Impulsübergängen und ihrer erwarteten zeitlichen Zuordnung; und

Summieren (78, 80) dieser Differenzen, um ein Flankenkorrektursignal bereitzustellen,

wobei die Wiederherstellung (58, 90) auf das Flankenkorrektursignal reagiert, um die zeitliche Zuordnung der Vorder- und Rückflanke relativ zueinander zu verschieben, und wobei das Taktsignal durch Mittel (50, 62, 64, 66) bereitgestellt wird, die ein Phasenverriegelungsmittel für ein Taktgeben umfassen, um ein Taktsignal, wie die erwartete zeitliche Zuordnung, bereitzustellen, das sich mit den sich in gleicher Richtung verschiebenden Änderungen in der zeitlichen Zuordnung der Vorder- und Rückflankenübergänge im Gleichlauf befindet.

8. Vorrichtung zur Korrektur von Breitenverzerrungen in impulsbreitenmodulierten Daten des Typs, in dem Übergänge bei der Darstellung von Daten Bits der ersten Polarität entsprechen, während keine Übergänge Bits der zweiten Polarität entsprechen, und wobei Datenbits aus der zeitlichen Zuordnung der Vorder- und der Rückflanken von Impulsen rückgewonnen werden und die Vorrichtung umfaßt:

(a) Mittel zum Erfassen der Vorderflanken der Datenimpulse (12, 18);

(b) Mittel zum Erfassen der Rückflanken der Datenimpulse (16, 20);

(c) Mittel zum Bereitstellen von Impulssignalen (22, 24) in Reaktion auf die erfaßten Vorder- und in Reaktion auf die erfaßten Rückflanken;

(d) Mittel zum Erzeugen eines Taktsignals (50, 62, 64, 66) in Reaktion auf die kombinierten Vorder- und Rückflankensignale, wobei das Taktsignal den Verschiebungen der kombinierten Flankensignale folgt, die in der gleichen Richtung auftreten, um eine erwartete Zeit für die Erfassung der Flanken bereitzustellen;

(e) Mittel zum Messen (60, 88, 90) der Größe der Abweichung der tatsächlichen Vorder- und Rückflankenzeit von der erwarteten Vorder- und Rückflankenzeit, wie sie durch die vorhergehenden Mittel zum Erzeugen eines Taktsignals für das Bereitstellen eines Breitenkorrektursignals nachgewiesen werden; und

(f) Mittel zum Verschieben der relativen zeitlichen Zuordnung zwischen Vorder- und Rückflankensignalen durch Änderung der zeitlichen Impulszuordnung des Vorderoder des Rückflankensignals in Reaktion auf das Breitenkorrektursignal, um die Breite der Datenimpulse mit den erwarteten Breiten zwischen Vorder- und Rückflankensignalen wiederherzustellen.

9. Vorrichtung zur Korrektur von Breitenverzerrungen in impulsbreitenmodulierten Daten, wie in Anspruch 8 beansprucht, wobei die Vorrichtung weiterhin Vorverzerrungsmittel für ein optisches Aufzeichnungssystem einschließt, das einen Strahlgenerator (160) zur Erzeugung eines strahlenden Energiestrahls zum Lesen und Schreiben von impulsbreitenmodulierten Daten auf einem Speichermedium aufweist und wobei das Vorverzerrungsmittel einschließt:

Mittel (164, 166) zum Erfassen der Daten, die auf dem Speichermedium aufgezeichnet sind, und zum Erzeugen eines Lesesignals, das die impulsbreitenmodulierten Daten anzeigt, die auf dem Speichermedium aufgezeichnet sind;

eine Datensignalquelle (150) zum Bereitstellen eines Schreibsignals, das als Anzeige für die impulsbreitenmodulierten Daten, die auf dem Speichermedium zu schreiben sind, dient;

Mittel (194, 188) zum Vergleichen des gleichen Impulses als Lesesignal und als Schreibsignal, während die Daten auf dem Medium geschrieben werden, und zum Erzeugen eines zweiten Breitenkorrektursignals (196);

Steuerungsmittel (156, 216), die auf das zweite Breitenkorrektursignal zum Steuern der Impulsbreite im Schreibsignal ansprechen, um ein breitenkorrigiertes Schreibsignal bereitzustelien;

Mittel (170, 228) zum Ansteuern des Strahlgenerators (160) in Reaktion auf das korrigierte Schreibsignal, um den Impuls mit einer Breite so zu schreiben, daß die Breite des Lesesignalimpulses nahe der Breite des Schreibsignalimpulses ist, ohne Rücksicht auf Verzerrungen bei dem Aufzeichnungsphänomen;

Mittel (168, 178, 180), die mit den Strahlansteuerungsmitteln (170) verbunden sind, zur Normierung des Lesesignals, das die impulsbreitenmodulierten auf dem Speichermedium aufgezeichneten Daten anzeigt;

wobei die normierten Daten verwendet werden, um die Mittel zur Erfassung der Vorderflanken der Datenimpulse (12, 18) zu versorgen und um vervollständigt zu werden und um die Mittel zum Erfassen der Rückflanken der Datenimpulse (16, 20) zu versorgen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei:

das Erfassungsmittel (164, 166) ein Lesesignal erzeugt, das die Vorder- und Rückflanken der Datenimpulse anzeigt;

das Vergleichsmittel (194, 188) die Differenz zwischen dem Lesesignal und dem Schreibsignal bildet, was die Differenz in der zeitlichen Zuordnung zwischen der Vorder- und der Rückflanke des gleichen Impulses in den zwei Signalen anzeigt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin umfaßt:

Mittel zum Mitteln der Differenzen in der Impulsbreite schen gleichen Impulsen in den Schreib- und Lesesignalen, um das Breitenkorrektursignal zu erzeugen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei:

das Steuermittel (156, 216) eine Flanke des Impulses, der korrigiert wurde, um die Impulsbreite in dem Lesesignal zur Impulsbreite des Schreibsignals wiederherzustellen, verschiebt, und der Strahigenerator (160) ein Laser ist, und die Verweilzeit des Lasers durch die Steuerungsmittel gesteuert wird.