JPH0584590B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光記録媒体に、FMエンコーデイン
グ方式により二値符号化されて光学的パターンと
して記録された光記録情報を、読取手段により光
電的に読取り、該読取手段からの出力ビデオ信号
を、閾値を基準としてハイまたはロウの二値に変
換して二値化するビデオ信号二値化方法および装
置に関する。

［従来の技術］ 光記録媒体では、データ記録領域に光学的性質
の変化パターンとしてデータ記録する。この記録
は、例えば穴をあける等の方法で、高い反射率を
示す部分と、低い反射率を示す部分とな設け、こ
れらを一定にコードパターンにより配列すること
により行う。

この種の光学的記録を読取る光記録読取装置で
は、媒体上のコードパターンによる高低二通りの
反射率に対応してレベルが変動する反射光を光セ
ンサで読取り、そのビデオ信号のレベルが所定の
閾値より上か、下がにより、二値化してデイジタ
ル信号とする。

読取りに使用する光センサとしては、現在のと
ころ、コンパクトデイスク用ピツクアツプ等の、
媒体上のコードパターンの一点を個別に読取る形
式のものがある。この種の読取方式は、渦巻線状
のトラツクに追従してデータを読取る形式のもの
に適合する。

しかし、情報を２次元的に高密度で記録した光
記録媒体にあつては、このような一点を個別的に
読取る形式のセンサより、CCDリニアセンサ等
の線状または面状の形態をしたセンサにより、あ
る領域を一時に読取ることが、読取速度等の点で
望ましい。

ところで、CCDリニアセンサにより、データ
列としての一群のパターンを一定速度でスキヤニ
ングして読取りを行うと、光記録媒体のコードパ
ターンによる反射光のレベル変動が、一連のビデ
オ信号として出力される。この再生において、当
然のことながら、光量の多少から判別される結果
は、反射率の高低という１ビツトの論理値であ
る。そして、この論理値は、光センサによるビデ
オ信号を二値化することにより読出される。

ところで、従来の技術では、ビデオ信号を二値
化するには、一定の閾値を基準として、一連のビ
デオ信号の内、この閾値より高い部分と低い部分
とを判別することにより行なつている。しかし、
この従来の技術には、次のような問題点があり、
その実用化が遅れている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来、CCDリニアセンサからの出力ビデオ信
号は、媒体の反射率が変化する部分（コードパタ
ーンの反射率の高低変化境界部）を捕える際、鋭
い応答を示さない。これは、光センサ自身の応答
性の問題と同時に、媒体からの反射光を拡大する
光学系の分解能、収差等の影響があるからであ
る。

ところで、ビデオ信号は、本来、コードパター
ンに対応した矩形波となるべきである。しかし、
実際には、上記影響により、山なりになまつて出
力される。出力波形が山なりとなると、山の頂部
と裾部では、幅が異なるので、二値化するに際
し、閾値の設定レベル如何により、如何様にも二
値化されるおそれがある。そのため、光記録情報
を正確に読出すことができないという問題を生ず
る。

また、従来の技術では、読取装置の機構の精度
限界等からくる光記録媒体対センサの位置関係の
ぶれ、光記録媒体そのものの歪等により、センサ
からのビデオ信号の平均レベル自体が上下に変動
して不安定になることが避けられない。このよう
な不安定状態が起こると、ビデオ信号を二値化す
る際に、閾値とビデオ信号の平均レベルとの偏差
に変動を生じ、上述した問題を生ずる。

そこで、この対策として、ビデオ信号のなまり
を少なくすることが考えられる。しかし、光学系
については、分解能および収差をある程度改善す
ることも可能であるが、装置が高価となり実用性
がなくなる。一方、センサの応答性は、読取速度
を犠牲にすることにより対応できるが、光記録媒
体のように、大量のデータを高速で扱う必要のあ
る場合には、困難である。

本発明は、上述した問題点を解決すべくなされ
たもので、閾値を複数のレベルに設定でき、出力
ビデオ信号が山なりになまつていても、いずれか
の閾値により的確に対応でき、光記録情報を正確
に読出すことができ、また、読取装置の機構の精
度限界等からくる光記録媒体対センサの位置関係
のぶれ、光記録媒体そのものの歪等に起因するセ
ンサからのビデオ信号全体の不安定性があつて
も、同様に的確に対応できるビデオ信号二値化方
法および装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本願第１発明は、光記録媒体に、FMエンコー
デイング方式により二値符号化されて光学的パタ
ーンとして記録された光記録情報を、読取手段に
より光電的に読取り、該読取手段からの出力ビデ
オ信号を、閾値を基準としてハイまたはロウの二
値に変換して二値化するビデオ信号二値化方法に
おいて、 上記ビデオ信号を、複数系統に分配して、各系
統にて、それぞれ異なる閾値を基準として二値化
し、 かつ、一定のサンプリング信号に同期して、上
記各系統にて二値化された信号からハイまたはロ
ウのいずれかの状態をそれぞれサンプリングし
て、その状態の数を各々計数し、 単位時間における上記各系統の計数値と予め設
定したマーク率｛FMエンコーデイング方式にお
ける二値化符号のハイ状態またはロウ状態のいず
れかの占める割合（以下同じ）｝とを比較し、設
定マーク率に最も近い計数値となつた系統の二値
化信号を正規の出力信号とすることを特徴とす
る。

また、本願第２発明は、光記録媒体に、FMエ
ンコーデイング方式により二値符号化されて光学
的パターンとして記録された光記録情報を、読取
手段により光電的に読取り、該読取手段からの出
力ビデオ信号を、閾値を基準としてハイまたはロ
ウの二値に変換して二値化するビデオ信号二値化
装置において、第１図に示すように、 上記ビデオ信号を、それぞれ異なる閾値を基準
として二値化する複数系統の二値化手段と、 上記各系統の二値化手段において二値化された
信号を、それぞれ対応して一時保存する複数系統
の一時保存手段と、 上記各系統の二値化手段において二値化された
信号の単位時間におけるハイまたはロウのいずれ
かの状態の占める割合と、予め設定したマーク率
とを比較し、単位時間におてるハイまたはロウの
いずれかの状態を占める割合が設定マーク率に最
も近い値となつた系統の一時保存手段に対し、そ
の保存している二値化信号の出力を指令する系統
選択手段とを備えて構成されることを特徴とす
る。

［作用］ 上述したように、閾値を一定にした場合、光記
録媒体移動中の機構のぶれ等、種々の条件によつ
て変動するビデオ信号を正確に二値化することは
困難である。本発明は、FMエンコーデイング方
式により情報を符号化した場合に、そのマーク率
が、ほぼ一定値（例えば、50％）になるという性
質に着目して、上記問題点を解決したものであ
る。

即ち、本発明は、山なりになまつたビデオ信号
に対し、レベルの異なる複数の閾値を設定し、各
閾値毎に二値化を行い、その内、上記各系統の二
値化手段において二値された信号の単位時間にお
けるハイまたはロウのいずれかの状態の占める割
合と、予め設定したマーク率とを比較し、単位時
間におけるハイまたはロウのいずれかの状態の占
める割合が設定マーク率に最も近いものを正しく
データとして採用することとしている。

そこで、先ず、本発明の適用の前提となるFM
エンコーデイング方式について説明する。

本発明が前提とするFMエンコーデイング方式
は、第２図ａに示すように、単位長さ中に、ハイ
およびロウの部分を共に有するパルスで“１”を
表わし、単位長さ中に、ハイまたはロウのいずれ
かの部分があるパルスで“０”を表わす形式の符
号化方式である。これを同図ｂに示すNRZ（ノン
リターンツーゼロ）方式と比較すると明らかなよ
うに、FMエンコーデイング方式は、マーク率が
50％程度になつている。

さて、光記録媒体から、このようにFMエンコ
ードされたデータをCCDリニアセンサで読出す
場合、データが、例えば、第３図ａに示すような
パターンであるとすると、得られるビデオ信号
は、同図ｂに示すようになまつた波形となる。

本発明では、このような波形となるビデオ信号
を、複数系統の二値化手段により並列的に二値化
する。そして、各系統からの二値化出力信号のパ
ルス数を各々計数して、各系統毎に単位時間当り
のハイまたはロウの状態の数を求め、この数値が
予め設定したマーク率に最も近い系統の二値化手
段の二値化出力を、正しい読取データとして採用
する。

ビデオ信号を、複数系統に分配して二値化する
に際しては、各々、閾値を異なるレベルに設定し
ておく。例えば、ビデオ信号が正常なレベルで出
力されている場合の山なりの波形の頂部近傍のレ
ベルに対応する閾値ｃと、同波形の半値幅のレベ
ルに対応する閾値ｂと、同波形の裾部分に対応す
る閾値ａのように異なるレベルの閾値を設定す
る。即ち、これらの閾値ａ，ｂ，ｃは、そのレベ
ルが次式に示すような関係に設定される。

閾値ａ＜閾値ｂ＜閾値Ｃ 各系統では、このビデオ信号と各々設定された
閾値とが比較され、二値化される。

このようにして、平均レベルの変動するビデオ
信号に対し、複数設定された閾値の内、マーク率
が一定値（例えば、50％）に近いものを基準とし
て二値化されたデータを正しいデータとして採用
することができるので、上述したような種々の問
題点を容易に解決し得るものである。

［実施例］ 本発明の実施例について第４図および第５図を
参照して説明する。本実施例は、光記録媒体とし
て光メモリカードを使用した例である。なお、第
４図は本発明ビデオ信号二値化方法および装置の
一実施例の構成を示すブロツク図、第５図はビデ
オ信号波形と閾値との関係を示す説明図である。

＜実施例の構成＞ 第４図に示す実施例のビデオ信号二値化装置
は、次の構成要素を備えて構成される。なお、本
実施例の装置は、本願第２発明の二値化装置の実
施例であると共に、本願第１発明の二値化方法を
実施するための装置の例でもある。

本実施例は、第１に、光メモリカードＣと対峙
してデータを読取るCCDリニアセンサ１０から
増幅器２０を介して入力するとビデオ信号を二値
化する二値化手段として、比較器３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ，および、標本化回路３２ａ，３２
ｂ，３２ｃを有する。

第２に、上記各系統の二値化手段において二値
化された信号を、それぞれ対応して一時保存する
複数系統の一時保存手段として、バツフア３３
ａ，３３ｂ，３３ｃを有する。

第３に、上記各系統の二値化手段において二値
化された信号の単位時間におけるハイまたはロウ
のいずれかの状態の占める割合が、設定マーク率
に最も近い値となつた系統の一時保存手段に対
し、その保存している二値化信号の出力を指令す
る系統選択手段として、計数回路４１ａ，４１
ｂ，４１ｃ、および、判定回路４２を有する。

上記第１の構成要素として、比較器３１ａ，３
１ｂおよび３１ｃは、例えば演算増幅器からな
り、非反転端子にビデオ信号が入力され、反転端
子に比較の基準となる閾値が入力される。この閾
値は、可変抵抗VRにより電源電圧Vccを分圧し
て形成される。

各比較器３１ａ，３１ｂおよび３１ｃは、各々
閾値が異なるように可変抵抗VRを調整してあ
る。この閾値は、第５図に示すように、本実施例
では、ビデオ信号の平均レベルが正常値である場
合を基準として、二値化された信号の単位時間に
おけるハイまたはロウのいずれかの状態の占める
割合が、マーク率50％より大きい値となるレベ
ル、即ち、波形の裾部分に対応するレベルの閾値
ａと、マーク率50％にほぼ対応するレベル、即
ち、波形の半値幅になる部分に対応するレベルの
閾値ｂと、マーク率50％より小さい値となるレベ
ル、即ち、波形の頂部に対応するレベルの閾値ｃ
となるように設定される。

標本化回路３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、例え
ば、アンドゲート回路等の論理回路からなり、標
本化クロツクをゲート信号として上記比較器３１
ａ，３１ｂ，３１ｃからの二値化信号出力のハイ
レベル信号またはロウレベル信号（本実施例では
ハイレベル信号）をサンプリングする。

第２の構成要素であるバツフア３３ａ，３３
ｂ，３３ｃは、レジスタまたはランダムアクセス
メモリからなる。これらのバツフア３３ａ，３３
ｂ，３３ｃには、出力を制御するゲート回路（図
示せず）を備えており、出力許可信号が入力する
と、格納しているデータをデータ処理装置等に送
るためのデータバス５０に出力する。

また、第３の構成要素である計数回路４１ａ，
４１ｂ，４１ｃは、例えば、カウンタからなり、
上記標本化回路３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力信
号のパルス数を計数する。

同じく、第３の構成要素である判定回路４２
は、例えば、上記各計数回路４１ａ，４１ｂ，４
１ｃからの計数値を保持するレジスタまたはメモ
リと、演算回路とを備えて構成される。演算回路
には、予め基準となるマーク率が設定してあり、
このマーク率と各計数値とを比較演算し、基準の
マーク率に最も近い計数値となる二値化出力とな
つている系統に属するバツフア３４ａ，３４ｂま
たは３４ｃのいずれかに、出力許可信号を出力す
る。

＜実施例の作用＞ 次に、本実施例の作用について、上記各図およ
を参照して説明する。

上記構成において、CCDリニアセンサ１０は、
リニアに配列されたホトデイテクタにより、光メ
モリカードＣの記録媒体からの反射光を検出し、
一定のクロツクパルスに従つて、シリアルデータ
として出力する。この出力は、第３図ｂに示すよ
うな波形のビデオ信号となる。このビデオ信号
は、増幅器２０により増幅され、二値化手段の比
較器３１ａ，３１ｂ，３１ｃの各々に入力され
る。

ここで、比較器３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、
各々、可変抵抗VRを調整することにより、閾値
を上述した値に予め設定しておく。ビデオ信号
は、各比較器３１ａ，３１ｂ，３１ｃにおいて、
それぞれ閾値と比較される。そして、当該ビデオ
信号の波形のうち、閾値より高い部分がハイレベ
ル、即ち“１”として出力され、また、閾値より
低い部分がロウレベル、即ち“０”として出力さ
れる。

第５図は、その比較の状態を示す。同図におい
て、斜線で示す領域が、二値化の結果が“１”と
なる時間を示す。

二値化された信号は、標本化回路３２ａ，３２
ｂ，３２ｃに各々入力する。ここでは、二値化信
号出力にのうちハイレベル部分のサンプリングを
行なう。このサンプリングは、図示しない同期信
号発生回路からの標本化クロツクと同期して行な
われ、該標本化クロツクが入力した時の二値化信
号の出力波形のレベルがハイレベルか否かを判定
し、ハイレベルであればサンプリングする。即
ち、標本化クロツクを基準として、各系統の二値
化信号の同期がとられる。

このサンプリングされた信号は、それぞれバツ
フア３３ａ，３３ｂ，３３ｃに読取データとして
格納される。このバツフア３３ａ，３３ｂ，３３
ｃには、フアーストイン・フアーストアウト形式
でデータが順次格納される。各バツフア３３ａ，
３３ｂ，３３ｃに格納されたデータは、当該バツ
フアに、後述する判定回路４２からの出力許可信
号がゲート制御端子Ｇに入力している時のみ出力
される。

また、上記標本化回路３２ａ，３２ｂ，３２ｃ
においてサンプリングされた信号は、系統選択手
段にも送られる。ここでは、各標本化回路３２
ａ，３２ｂ，３２ｃに対応する計数回路４１ａ，
４１ｂ，４１ｃにおいて、ハイレベル信号が計数
される。即ち、例えば、単位時間当りのハイレベ
ル状態の数が計数される。

この計数値は、判定回路４２に入力される。こ
の判定回路４２において、各計数値の内、予め設
定されたマーク率（本実施例では50％のマーク
率）に一致するもの乃至近いものを比較演算して
求める。

ここで、ビデオ信号の波形と閾値とが、第５図
において実線Ｂにて示す関係にあるとする。この
場合、閾値ａを設定したａ系統では、その二値化
出力のマーク率が50％より大きく、また、閾値ｃ
を設定したｃ系統では、その二値化出力のマーク
率が50％より小さい。これに対し、閾値ｂを設定
したｂ系統では、その二値化出力のマーク率がほ
ぼ50％となり、設定率に最も近い計数値を出力し
ている。

従つて、この条件においては、ｂ系統のバツフ
ア３４ｂに対し、出力許可信号を送る。この信号
を受けたバツフア３４ｂは、出力ゲートが開か
れ、その格納しているデータがデータバス上に出
力される。

次に、ビデオ信号の波形と閾値とが、第５図に
おいて破線ＡまたはＣにて示す関係にあるとす
る。前者は、ビデオ信号が低レベル側にシフトし
ている場合であり、一方、後者は、高レベル側に
シフトしている場合である。これらの場合には、
系統ｂの閾値ｂでは、マーク率が50％にならな
い。従つて、従来の読取装置では、FMデコード
が誤つて実行される可能性が大きい。しかし、本
実施例では、前者の場合には、閾値ａにより、ま
た、後者の場合には、閾値ｃにより、その二値化
出力がほぼ50％近くなるので、これを読取データ
として採用すれば、FMデコードに際して誤りを
生ずることがない。

この結果、ビデオ信号の二値化が正確に行なわ
れ、読取装置の読取りの精度が向上する。

＜実施例の変形＞ 上記実施例では、標本化回路において、ビデオ
信号のハイレベルの状態について、サンプリング
したが、ロウレベルをサンプリングする構成とし
てもよい。

また、上記実施例では、マーク率を50％に設定
してあるが、光記録媒体のエンコーデイングにお
けるマーク率に合せて適宜設定できる。例えば、
75％、25％等とすることができる。

さらに、上記実施例では、二値化手段として、
ａ，ｂ，ｃの３系統を並設してあるが、これに限
らず、４系統以上であつてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、閾値を複数のレ
ベルに設定でき、出力ビデオ信号が山なりになま
つていても、いずれかの閾値により的確に対応で
きて、光記録情報を正確に読出すことができ、ま
た、読取装置の機構の精度限界等からくる光記録
媒体対センサの位置関係のぶれ、光記録媒体その
ものの歪等に起因するセンサからのビデオ信号全
体の不安定性があつても、同様に的確に対応でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ビデオ信号二値化装置の構成を
示すブロツク図、光記録情報読取装置の一実施例
を構成を示すブロツク図、第２図は本発明の適用
の前提であるFMエンコーデイング方式を他の方
式であるNRZ方式と対比して示す波形図、第３
図はFMエンコードされて記録された光記録媒体
上のデータとビデオ信号との関係を示す説明図、
第４図は本発明ビデオ信号二値化装置の一実施例
の構成を示すブロツク図、第５図はビデオ信号波
形と閾値との関係を示す説明図である。 Ｃ……光メモリカード、１０……CCDリニア
センサ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ……比較器、３
２ａ，３２ｂ，３２ｃ……標本化回路、３３ａ，
３３ｂ，３３ｃ……バツフア、４１ａ，４１ｂ，
４１ｃ……計数回路、４２……判定回路、５０…
…データバス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光記録媒体に、FMエンコーデイング方式に
   より二値符号化されて光学的パターンとして記録
   された光記録情報を、読取手段により光電的に読
   取り、該読取手段からの出力ビデオ信号を、閾値
   を基準としてハイまたはロウの二値に変換して二
   値化するビデオ信号二値化方法において、 上記ビデオ信号を、複数系統に分配して、各系
   統にて、それぞれ異なる閾値を基準として二値化
   し、 かつ、一定のサンプリング信号に同期して、上
   記各系統にて二値化された信号からハイまたはロ
   ウのいずれかの状態をそれぞれサンプリングし
   て、その状態の数を各々計数し、 単位時間における上記各系統の計数値と予め設
   定したマーク率（FMエンコーデイグ方式におけ
   る二値化符号のハイ状態またはロウ状態のいずれ
   かの占める割合）とを比較し、設定マーク率に最
   も近い計数値となつた系統の二値化信号を正規の
   出力信号とすることを特徴とするビデオ信号二値
   化方法。 ２ 光記録媒体に、FMエンコーデイング方式に
   より二値符号化されて光学的パターンとして記録
   された光記録情報を、読取手段により光電的に読
   取り、該読取手段からの出力ビデオ信号を、閾値
   を基準としてハイまたはロウの二値に変換して二
   値化するビデオ信号二値化装置において、 上記ビデオ信号を、それぞれ異なる閾値を基準
   として二値化する複数系統の二値化手段と、 上記各系統の二値化手段において二値化される
   信号を、それぞれ対応して一時保存する複数系統
   の一時保存手段と、 上記各系統の二値化手段において二値化された
   信号の単位時間におけるハイまたはロウのいずれ
   かの状態の占める割合と、予め設定したマーク率
   （FMエンコーデイング方式における二値化符号
   のハイ状態またはロウ状態のいずれかの占める割
   合）とを比較し、単位時間におけるハイまたはロ
   ウのいずれかの状態の占める割合が設定マーク率
   に最も近い値となつた系統の一時保存手段に対
   し、その保存している二値化信号の出力を指令す
   る系統選択手段とを備えて構成されることを特徴
   とするビデオ信号二値化装置。