JP2000182241A - ヘッドアンプ及びそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents
ヘッドアンプ及びそれを用いた光ディスク装置Info
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Abstract
を最大とするPID部と、ランド/グルーブレベルを最
大とするデータ部が異なる信号レベルに存在している。
ヘッドアンプの利得は、ミラーレベルがヘッドアンプの
ダイナミックレンジを越えないように制限される。この
ためヘッドアンプで十分な信号品質を確保して後段の処
理回路に送ることができないことがある。 【解決手段】 PID部とデータ部で個々の適当な利得
で増幅する、もしくは、PID部に対して、ミラーレベ
ルとランド/グルーブレベルの差分に相当したオフセッ
ト電圧を加えることによって、利得を向上させることが
可能となる。
Description
ィスクをサポートする光ディスク装置に係わり、更に詳
細には、光ピックアップを構成する検出用フォトダイオ
ードからの変換電流を電圧に変換する電流−電圧変換ア
ンプに係わり、特に、アンプのダイナミックレンジを有
効に活用するとともに、高いSN比で次段の信号処理回
路に再生信号を伝送するのに好適なアンプの具体的構成
に関する。
に用いられるヘッドアンプの構成を図8(a)に示す。
光検出器80は、DVD−ROMディスクのトラッキング誤差
信号の検出も兼ねており4分割されている。分割された
各々の光検出器A,B,C,Dはフォトダイオードで形
成され、入射した光を電流に変換する。各々の光検出器
は電流−電圧変換アンプ81につながり、変換電流が電
圧に変換された後、加算回路82に入力され、全入射光
に相当する再生信号が電圧信号として得られる。
ンプで構成した場合について、図1(b)を用いて説明
する。光−電流変換の高速化のために、フォトダイオー
ド83のカソード側には逆バイアス電圧(+Vcc)が
印加され、アノード側はOPアンプ84の反転入力
(−)に接続されている。フォトダイオード83への入
射光量がない場合には変換電流が流れず、OPアンプ8
4の出力電圧Voutは非反転入力(+)に印加してい
る基準電圧Vrefに等しくなる。即ち、Vrefが入
射光量ゼロに相当する。ディスクからの反射光がフォト
ダイオード83に入射すると、変換電流Ipがフォトダ
イオード83のカソード側から流れ出る。反転入力
(−)の入力インピーダンスが非常に大きいため、電流
Ipはすべてゲイン抵抗Rfに流れる。このとき、OP
アンプ84の出力端子には、基準電圧VrefからIp
×Rfだけ降下した電圧が生じることになる。
フォーマットを図9を用いて簡単に説明する。
がスパイラル状に形成され、グルーブとランドという2
種類のトラックが存在する。各々のトラックは、更に、
セクタという単位に分割され、それぞれグルーブセクタ
90、ランドセクタ91と称される。各々のセクタの先
頭には、アドレス情報を示すプリピット92が設けられ
ている。プリピット92はPID( Physical IDentifi
cation )もしくはヘッダ( Header field )と呼ば
れ、DVD−RAMでは、4つのヘッダH1、H2,H
3,H4で構成される。前2つのヘッダH1,H2と後
2つのヘッダH3,H4は、図示したように、半トラッ
クだけ相補的にオフセットして配置されている。ヘッダ
の後には、ミラー部93が設けられている。
AMディスクからの再生信号のエンベロープを、観測結
果に基づいて、概念的に示したものである。図9の任意
のトラックを光スポットが走査したときの光スポット位
置を横軸にとり、このとき観測される再生信号の電圧レ
ベルを縦軸にとった。PID部1000の信号は、プリ
ピットでの光の回折現象によって、光検出器への入射光
量が低下するため、図10のようになる。ミラー部10
01は回折がないために、光検出器への最大の入射光レ
ベルとなる。以後、これをミラーレベルと呼ぶ。グルー
ブ及びランドのトラックでは、溝による光の回折の結
果、反射光量がミラー部1001より低下する。データ
の記録されていないセクタの信号レベル1002がこれ
に当たる。以後、この信号レベルをランド/グルーブレ
ベルと呼ぶことにする。
説明するために、DVD−RAMで用いられている相変
化媒体について簡単に説明する。
相間の相転移現象を利用して情報を記録し、結晶状態と
アモルファス状態での屈折率の違いを反射光量の変化と
して記録情報を再生する。DVD−RAMでは、未記録
状態が反射率の高い結晶状態で、記録するとアモルファ
ス化されて反射率が低下する材料を用いている。このた
め図10に示したように、記録セクタの再生信号100
3はランド/グルーブレベルから、暗い方向に振幅が生
じることになる。
スク装置では、DVD−RAMと同様に、プリピットで設けら
れたPID部の後に磁気マークで記録されるデータ部が続
くフォーマットとなっているが、プリピット信号が回折
による光量変化として得られるのに対して、データ信号
は記録磁区による光の偏光面の回転を光量変化に変換し
て検出している。従って、光磁気ディスク装置のヘッド
アンプでは2つの異なるアンプ回路によりPID部信号と
データ信号を得ている。また、記録磁区による光量変化
が微少なため、データ部信号用のアンプ回路の利得は、
PID部用のアンプ回路利得に比べて大きく設定するのが
一般的である。また、異なるアンプ回路からの信号を用
いることから、相互の信号間クロストークを除去する目
的で、二つのアンプ回路からの信号をPID部とデータ部
でスイッチ回路により切り替えて一つの信号にして、後
処理を施すことが行われている。この種の従来技術とし
ては、特開昭61-170938号がある。
流変換後の検出信号を最初に増幅するアンプであり、十
分な信号品質を確保して後段の処理回路に送る役割を持
っているため、ここで十分大きな信号振幅を得ること、
即ち、利得を上げることが必要となる。ところが、DV
D−RAMでは、PID部とデータ部は同じ光検出器から
の光−電流変換により信号が得られる。即ち、変換電流
を電圧に変換するアンプ回路は一つであり、そこから得
られる再生信号は、ミラーレベルを最大とするPID部
と、ランド/グルーブレベルを最大とするデータ部が異
なる信号レベルに存在している。上記従来技術はPID部
とデータ部の再生信号が一つの検出系から得られる場合
を想定してはおらず、ミラーレベルがヘッドアンプのダ
イナミックレンジを越えないようにヘッドアンプの利得
が制限されていた。
データ部に対して、一律の利得で増幅することを前提に
していることに起因している。即ち、上記課題は、PI
D部とデータ部で個々の適当な利得で増幅することで解
決されるものである。
D部とデータ部の信号レベルが相異なることに起因して
いる。従って、上記課題は、PID部に対して、ミラー
レベルとランド/グルーブレベルの差分に相当したオフ
セット電圧を加え、かつ、ミラーレベルとランド/グル
ーブレベルの比に相当する分だけ利得を向上させること
により解決されるものである。
発明の第1の実施例を説明する。
ンプの構成を示したものである。図2は図1の電流−電
圧変換アンプの動作を再生信号のエンベロープで示した
ものである。図3は本発明を用いた光ディスク装置の全
体ブロック図である。第1の実施例では、フォトダイオ
ード1のアノードから流れ出る変換電流Ipが2つのゲ
イン抵抗Rf1,Rf2のどちらかに流れるような構成
になっている。この動作はスイッチ回路2で実施してい
る。スイッチ回路2としては、例えばCMOSタイプの
高速アナログスイッチ素子が使用できる。ゲイン抵抗を
切り替えるタイミングはData/PIDゲート信号3
で供給する。
効方法を説明する。光ピックアップ30の内部にあるヘ
ッドアンプ31からの再生信号をリードチャネル32を
通してディジタル情報とする。このディジタル情報を変
調・復調回路33により復調して、各々のアドレス情報
を読み取る。アドレス情報が誤りなく認識できた場合、
MPU34は、PID部の後端にあるミラー部をタイミン
グの基準として、一定のクロックにより所定の個数をカ
ウントした後、LowからHighに切替え、その後、
上記クロックによりデータ部の長さに相当する個数のク
ロックをカウントした後、HighからLowに切り替
えることによってData/PIDゲート信号3を発効
する。従って、図2に示したように、本実施例では、ゲ
ート信号3はPID部でHigh、データ部でLowと
なる論理信号となる。アドレスが認識できない場合に
も、クロックのカウントにより、PID部のタイミング
を予測してゲート信号を発効する。
/PIDゲート信号3がHighに変化し、ゲイン抵抗
Rf2が選択される。OPアンプ4の出力には、Vre
f−Rf2・Ipが出力される。次に、PID部からデ
ータ部に移ると、Data/PIDゲート信号3がLo
wに切り替わり、ゲイン抵抗Rf1が選択される。OP
アンプ4の出力には、Vref−Rf1・Ipが出力さ
れる。2つのゲイン抵抗Rf2とRf1の比は、ミラー
レベルとランド/グルーブレベルの比の値に概略等しく
設定する。こうすることによって、ゲイン抵抗をPID
部とデータ部で一律設定する場合(図2(a))と比
べ、図2(b)に示したように、データ部の再生信号エ
ンベロープ20の振幅はミラーレベルを越えない範囲で
最大限大きくすることができる。
アンプの構成を示している。図1に示した第1の実施例
とで2つのゲイン抵抗を切り替えるのに対して、本実施
例ではフォトダイオード40のアノードから流れ出る変
換電流Ipが3つのゲイン抵抗Rf11,Rf12,R
f2のどれかに流れるような構成になっている。この切
り替え動作は2つのスイッチ回路41,42で実施して
いる。ゲイン抵抗を切り替えるタイミングとしては、ス
イッチ回路42がData/PIDゲート信号3で、ス
イッチ回路41がR/Wゲート信号43で供給する。ス
イッチ回路41によるゲイン抵抗の切り替え動作は、記
録動作中の過大な入射光量に対して、アンプ回路が飽和
しないようにゲインを低下させるためのものである。記
録動作中の光量は再生動作中の光量よりも大きいので、
このように対処する必要がある。これにより、記録をし
ている最中でも、分割光検出器の検出信号からトラッキ
ング誤差信号を得ることが可能となる。以下に、本実施
例の動作を具体的に説明する。
ート信号43に関わらず、Data/PIDゲート信号
3がHighであり、ゲイン抵抗Rf2が選択される。
OPアンプ44の出力には、Vref−Rf2・Ipが
出力される。次に、データ部に情報が記録される場合、
Data/PIDゲート信号3がLowに切り替わり、
スイッチ回路42はスイッチ回路41の出力を選択す
る。R/Wゲート信号43がHighになり、スイッチ
回路41はゲイン抵抗Rf12を選択する。この結果、
OPアンプ44の出力には、Vref−Rf12・Ip
が出力される。R/Wゲート信号43は、図3に示した
ように、MPU34からの指令によってヘッドアンプ3
1に送られる。
路41がゲイン抵抗Rf11を選択する。OPアンプ4
4の出力には、Vref−Rf11・Ipが出力され
る。
の例えば1/5とする。これはデータ再生時にディスク
面への入射光量が1mWに対して、記録時にディスク面
への入射光量が平均5mWの状況を想定している。ま
た、2つのゲイン抵抗Rf2とRf11の比は、第1の
実施例の場合と同じように、ミラーレベルとランド/グ
ルーブレベルの比の値に概略等しく設定するものとす
る。
て説明する。
される再生信号のエンベロープを示したものである。こ
れに対して、本実施例では、図5(b)のように、PI
D部の再生信号にオフセット電圧51を印加することに
より、ミラーレベルをランド/グルーブレベルまで引き
上げる。更に、ミラーレベルとランド/グルーブレベル
の比に相当する分だけゲインを一律に上げることによ
り、図5(c)に示したように、PID部とデータ部が
同時に増幅された再生信号が得られる。
る。フォトダイオード60のアノードから流れ出る変換
電流Ipはスイッチ回路61により、2つのゲイン抵抗
Rf1,Rf2に選択的に流れる。
印加信号62により行われる。オフセット印加信号がH
ighのとき、ゲイン抵抗Rf2が選択され、OPアン
プ63の出力Voutには、Vref’−Rf2・Ip
が出力される。オフセット印加信号がLowのとき、ゲ
イン抵抗Rf1が選択され、OPアンプ63の出力Vo
utには、Vref’−Rf1・Ipが出力される。O
Pアンプ63の非反転入力(+)にはオフセット電圧6
4が印加されている。オフセット電圧Vref’64
は、PID部でミラーレベルとランド/グルーブレベル
の電位差分だけ基準電圧Vrefより高い信号である。
ルとランド/グルーブレベルの電位差を固定電圧で印加
する他、ミラーレベルとランド/グルーブレベルをディ
スク毎に検出して印加することもできる。後者の方法に
ついて、図7を用いて具体的に説明する。
抵抗を切り替える前のヘッドアンプ出力信号70を示し
た。ミラーレベル71及びランド/グルーブレベル73
をタイミング信号73,74でそれぞれ検出する。サン
プリングのタイミング73,74を得るには、図3にあ
るMPU34がPID部のタイミングで発効するDat
a/PIDゲート信号3から容易に得ることができる。
サンプリングには図示しないA/D変換素子を用いる。
本実施例では、サンプリングはセクタ周期で実施するの
で、A/D変換素子には高速性は要求されることはな
く、現在の技術で容易に実施できる。ディスク一周の反
射率変動や雑音による誤差、A/D変換素子の量子化誤
差等の影響を考慮して、少なくともディスク一周でサン
プリングされた信号レベルの結果を平均化することが望
ましい。この平均化処理はMPU34により施され、ミ
ラーレベルとランド/グルーブレベルの平均的な電圧差
がディジタル値として得られる。この結果を基に、D/
A変換器によりアナログ電圧としてオフセット電圧64
を得る。
有効活用することにより、ダイナミックレンジの広いア
ンプを新規に開発することなく、アンプの利得の設定を
向上させることが可能となる。また、将来、DVD−R
AMディスクが大容量化された場合、PID部、データ
部ともに、ミラーレベルに対して信号振幅が健著に低下
することが予想されるが、このような状況でも、ヘッド
アンプでの信号品質を最大限確保できる利点がある。
の構成を説明する図。
ロープを示した図。
図である。
ンプの構成を示す図。
ロープを示した図。
の構成を説明する図。
出方法を説明する図。
図。
/PID切替え信号 4…OPアンプ。
Claims (8)
- 【請求項1】フォトダイオードで光−電流変換した検出
電流を電圧に変換する電流−電圧変換アンプを内蔵した
ヘッドアンプにおいて、複数の利得を設定する手段を具
備し、時系列的に異なる直流レベルが複数存在する検出
電流を、該電流−電圧変換アンプのダイナミックレンジ
の範囲内で、該利得設定手段により、各々の期間で利得
を変えて増幅することを特徴とするヘッドアンプ。 - 【請求項2】フォトダイオードで光−電流変換した検出
電流を電圧に変換する電流−電圧変換アンプを内蔵した
ヘッドアンプにおいて、複数のオフセット電圧を印加す
る手段を具備し、時系列的に異なる直流レベルが複数存
在する検出電流を、該電流−電圧変換アンプのダイナミ
ックレンジの範囲内で、増幅することを特徴とするヘッ
ドアンプ。 - 【請求項3】請求項1記載のヘッドアンプを用いた光デ
ィスク装置において、記録時と再生時で利得の設定を切
り替えることを特徴とする光ディスク装置。 - 【請求項4】請求項2記載のヘッドアンプを用いた光デ
ィスク装置において、記録時と再生時で利得の設定を切
り替えることを特徴とする光ディスク装置。 - 【請求項5】請求項1記載のヘッドアンプを用いた光デ
ィスク装置において、ランド/グルーブ構造のトラック
とプリフォーマット領域及びミラー領域を有するディス
クを用いて記録・再生を行う光ディスク装置であって、
該トラック部の利得とプリフォーマット領域の利得を切
り替えて増幅することを特徴とする光ディスク装置。 - 【請求項6】請求項2記載のヘッドアンプを用いた光デ
ィスク装置において、ランド/グルーブ構造のトラック
とプリフォーマット領域及びミラー領域を有するディス
クを用いて記録・再生を行う光ディスク装置であって、
該トラックの直流レベル及びミラーレベルの直流レベル
を検出する手段を具備し、該検出手段の結果に基づいて
得られたオフセット電圧を、上記オフセット電圧印加手
段により上記電流−電圧変換アンプに供給することを特
徴とする光ディスク装置。 - 【請求項7】プリフォーマット領域と記録領域とを有す
る光記録媒体からの反射光を電圧に変換するヘッドアン
プを有し、該ヘッドアンプの利得を切り換える利得切り
換え手段を具備することを特徴とする光ディスク装置。 - 【請求項8】請求項7記載の光ディスク装置において、
上記利得切り換え手段は、上記記録領域の反射光におけ
る利得とプリフォーマット領域の反射光における利得を
切り替えることを特徴とする光ディスク装置。
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Country | Link |
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