JP2006216175A - Ｐｌｌ回路およびディスク再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 再生信号波形に符号間干渉が生じても円滑に位相差を検出できるＰＬＬ回路およびそれを用いたディスク再生装置を提供する。
【解決手段】 データ補間回路１０４にて生成されたリサンプルデータは、イコライザ１０７によって、再生ＲＦ信号の高域周波数成分、すなわち、短マーク（たとえば、２Ｔ〜３Ｔ）に対応する周波数成分を強調する処理が施された後、位相比較器１０８に入力される。かかる高域強調処理により、短マーク期間における波形変動が強調され、スライスレベルに対するゼロクロス状態が改善される。よって、位相比較器１０８は、ゼロクロス検出に基づく位相ずれを円滑に検出でき、その結果、ＶＣＯ１１０における周波数調整の円滑化が図られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路およびディスク再生装置に関し、特に、高密度ディスクに対してデータ再生を行う場合等、再生信号波形に符号間干渉が生じる場合に用いて好適なものである。

ＰＬＬ回路においては、適正サンプリングタイミングに対するデータサンプリングタイミングの位相差をもとに、データサンプリングタイミングの周期ないし周波数等を調整する処理が行われる。ここで、位相差は、再生信号波形のエッジ位置をもとに検出される。より詳細には、スライスレベルに対する再生信号波形のゼロクロス位置をエッジとして検出し、このエッジをもとに設定される正規のサンプルタイミングと、ＰＬＬ回路にて生成されたサンプリングタイミングの間の位相ずれを求めることにより検出される。

これに対し、記録メディアの分野では、データ容量の引き上げニーズを受けてメディアの高密度化が図られている。ところが、メディアの高密度化が進むと、それに応じて記録マークが短マーク化するため、再生信号波形に符号間干渉が生じてしまう。このため、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）ドライブ等の高密度ディスクドライブでは、符号間干渉を積極的に利用した復号化処理（ビタビ復号化処理等）が用いられている。

しかし、このように符号間干渉が生じると、再生信号波形のエッジ検出精度が劣化するため、ＰＬＬ回路における位相差検出精度が劣化するとの問題が生じる。たとえば、図７に示す例では、短マークの連続期間に対応する期間Ａの波形変動が小さいため、この期間におけるエッジ検出を円滑に行い得ない惧れがある。また、符号間干渉によってゼロクロスが生じない期間もあり（期間Ｂ）、その結果、エッジ検出を行い得ない期間が散在することが起こり得る。この場合、エッジ検出頻度の減少に伴って位相差の検出頻度も減少するため、その分、ＰＬＬの精度が劣化するとの問題が生じる。
特開２００４−２３４７３８号公報

そこで、本発明は、再生信号波形に符号間干渉が生じても円滑に位相差を検出できるＰＬＬ回路およびそれを用いたディスク再生装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、再生信号に対するデータサンプリングタイミングの位相ずれを補償するＰＬＬ回路において、適正タイミングに対するデータサンプリングタイミングの位相差を検出する位相差検出部と、前記位相差検出部にて検出された位相差をもとに前記データサンプリングタイミングを調整するサンプリングタイミング調整部と、前記位相差検出部よりも前段に配されるとともに前記位相差の検出において参照される信号波形の高域周波数成分を強調する高域強調部とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、ＰＬＬ回路によって生成されるサンプリングタイミングにて再生信号からデータを取得するディスク再生装置において、前記ＰＬＬ回路は、適正タイミングに対するデータサンプリングタイミングの位相差を検出する位相差検出部と、前記位相差検出部にて検出された位相差をもとに前記データサンプリングタイミングを調整するサンプリングタイミング調整部と、前記位相差検出部よりも前段に配されるとともに前記位相差の検出において参照される信号波形の高域周波数成分を強調する高域強調部とを具備することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のディスク再生装置において、前記再生信号をサンプリングしてデジタルデータを生成するＡＤコンバータを備え、該ＡＤコンバータは、前記ＰＬＬ回路によって生成されたサンプリングタイミングにて前記再生信号をサンプリングすることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２に記載のディスク再生装置において、前記ＰＬＬ回路によって生成されるサンプリングタイミングよりも高周波の非同期クロックにて前記再生信号をサンプリングしてデジタルデータを生成するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータによって生成されたデジタルデータをもとに前記ＰＬＬによって生成されたサンプリングタイミングにおける前記再生信号のサンプル値を取得するリサンプルデータ取得回路とを具備することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２ないし４の何れかに記載のディスク再生装置において、前記再生信号波形に対し波形等化処理を施す波形等化器と、該波形等化器によって波形等化処理が施された再生信号波形から２値化データを生成する２値化データ生成回路を備え、前記ＰＬＬ回路の高域強調部は、前記波形等化器と前記２値化データ生成回路を含む信号系に対し分岐するようにして配されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載のディスク再生装置において、前記ＰＬＬ回路の高域強調部は、前記波形等化器に対して並列に接続されていることを特徴とする。

なお、本発明に係るＰＬＬ回路は、以下の実施の形態では、イコライザ１０７、位相比較器１０８、ＬＰＦ１０９およびデジタルＶＣＯ１１０からなる回路（図１および図６）、あるいは、イコライザ１０７、位相比較器１０８、ＬＰＦ１０９およびデジタルＶＣＯ１２０からなる回路（図４）、あるいは、イコライザ１０７、位相比較器１０８、ＬＰＦ１０９、ＤＡＣ１２１およびアナログＶＣＯ１２２からなる回路（図５）にて具体化されている。

また、本発明における「データサンプリングタイミング」は、図１および図６の実施形態においては「リサンプルタイミング」が対応しており、図４および図５の実施形態においてはＰＬＬクロックによって既定されるＡＤＣ１０３のサンプリングタイミングが対応している。

また、本発明における「サンプリングタイミング調整部」は、図１および図６の実施形態においてはＬＰＦ１０９とデジタルＶＣＯ１１０にて具体化されており、図４の実施形態ではＬＰＦ１０９とデジタルＶＣＯ１２０にて具体化されており、図５の実施形態ではＬＰＦ１０９、ＤＡＣ１２１およびアナログＶＣＯ１２２にて具体化されている。

また、本発明における「高域強調部」は、以下の実施形態においてはイコライザ１０７にて具体化されており、本発明における「波形等化器」および「２値化データ生成回路」は、以下の実施形態においてはイコライザ１０５およびビタビデコーダ１０６にて具体化されている。

また、請求項３における「ＡＤコンバータ」は、図４および図５の実施形態におけるＡＤＣ１０３にて具体化されており、請求項４における「ＡＤコンバータ」および「リサンプルデータ取得回路」は、図１および図６の実施形態におけるＡＤＣ１０３およびデータ補間回路１０４にて具体化されている。

本発明によれば、位相差の検出において参照される信号波形の高域周波数成分を強調することにより、当該信号波形の短マーク対応期間の波形変動を大きくすることができ、もって、当該信号波形に符号間干渉が生じても、当該信号波形のエッジ検出を円滑に行うことができる。したがって、本発明によれば、信号波形に符号間干渉が生じても、エッジ検出に基づく位相差検出を適正に行うことができ、ＰＬＬの精度を向上させることができる。

また、請求項５または６に記載のように、波形等化器と２値化データ生成回路を含む信号系に対し分岐するようにして高域強調部を配するようにすれば、高域強調部による高域強調の影響がこの信号系に及ぶことを回避することができ、よって、再生データの劣化を抑制することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの例示であって、本発明ないし各構成要件の意義は、以下の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

図１に、実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す。本実施の形態は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）や次世代ＤＶＤ等の高密度光ディスクに対して記録／再生を行う光ディスク装置に本発明を適用したものである。なお、図１には、再生系のみを図示し記録系については図示省略している。また、フォーカスサーボ回路やトラッキングサーボ回路等のサーボ系も図示省略している。

図１に示す如く、本実施の形態に係る光ディスク装置は、光ピックアップ１０１と、増幅回路１０２と、ＡＤＣ（Analog-Digital Converter）１０３と、データ補間回路１０４と、イコライザ１０５と、ビタビデコーダ１０６と、イコライザ１０７と、位相比較器１０８と、ＬＰＦ（ループフィルタ）１０９と、デジタルＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１１０を備えている。

光ピックアップ１０１は、ディスクにレーザ光を照射してデータの書き込みを行うとともに、ディスクからの反射光を受光してデータの読み取りを行う。増幅回路１０２は、光ピックアップ１０１から供給される再生ＲＦ信号を増幅してＡＤＣ１０３に出力する。ＡＤＣ１０３は、デジタルＶＣＯ１１０にて生成されるリサンプルクロックよりも高周波の非同期クロック（以下、システムクロックという）に応じたサンプリングタイミングにて再生ＲＦ信号をサンプリングし、サンプル値をデジタルデータに変換してデータ補間回路１０４に出力する。

データ補間回路１０４は、ＡＤＣ１０３から入力されるデジタルデータと、デジタルＶＣＯ１１０から入力されるリサンプルクロックおよびリサンプル位相情報を用いて、データ補間タイミング（以下、リサンプルタイミングという）におけるデータ値（リサンプルデータ）を算出し、算出したリサンプルデータをイコライザ１０５とイコライザ１０７に出力する。すなわち、図２示す如く、リサンプルクロックの立ち上がりタイミングからリサンプル位相情報に応じた位相だけずれたリサンプルタイミング（同図●印のタイミング）における補間値を、このリサンプルタイミングを挟む前後のＡＤデータ（ＡＤＣ１０３から入力されるデジタルデータ）をもとに算出し、これをリサンプルタイミングにおけるリサンプルデータとしてイコライザ１０５に出力する。

イコライザ１０５は、データ補間回路１０４から供給されるリサンプルデータに対して波形等化処理を施してビタビデコーダ１０６に出力する。ビタビデコーダ１０６は、イコライザ１０５から供給されたデジタルデータにビタビ復号処理を施して１、０の２値化データを生成出力する。

イコライザ１０７は、データ補間回路１０４から供給されるリサンプルデータに対し、再生ＲＦ信号波形の高域周波数成分が強調される処理を施して位相比較器１０８に出力する。なお、高域強調の具体的方法については、追って、図３を参照して説明する。

位相比較器１０８は、イコライザ１０７から供給されるリサンプルデータをもとに再生ＲＦ信号波形のエッジ、すなわち、図２に示す再生ＲＦ信号波形とスライスレベルの交点位置を判別し、このエッジをもとに設定される正規のリサンプルタイミングとデジタルＶＣＯ１１０にて生成されたリサンプルタイミングの間の位相差を検出する。そして、この位相差に応じたデジタルデータ（位相差データ）をＬＰＦ１０９に出力する。

ＬＰＦ１０９は、位相差データの高周波成分を遮断して直流化し、これをデジタルＶＣＯ１１０に出力する。デジタルＶＣＯ１１０は、ＬＰＦ１０９から供給された位相差データに応じて位相差を補償するようリサンプルクロックの周期を調整し、調整後のリサンプルクロックとそのリサンプル位相情報をデータ補間回路１０４に出力する。

図３に、イコライザ１０７にて再生ＲＦ信号波形の高域周波数成分を強調したときの信号波形を示す。同図には、比較例として、図７にて示した再生ＲＦ信号の信号波形を重ねて示してある。

図中、＊印のプロット値は、再生ＲＦ信号波形に対するリサンプルタイミング時の振幅値（８ビットレンジ）を示し、○印のプロット値は、高域周波数成分を強調した信号波形に対するリサンプルタイミング時の振幅値を示している。同図の横軸は、測定後の経過時間（×15.4ｎｓｅｃ）である。

なお、この信号波形は、次世代ＤＶＤを対象としたものであって、再生ＲＦ信号波形の周波数成分のうち、高域周波数成分として２Ｔのマーク長に対応する周波数成分を強調したものである。具体的には、高域強調用のイコライザ１０７として、各タップのゲインが[-0.5 2.0 -0.5]に設定された３タップのトランスバーサルフィルタが用いられている。すなわち、リサンプルタイミングＴ_nにおけるリサンプルデータの値をＤ_nとすると、この値Ｄ_nに対する高域強調後のデータＤ_n’は、この値Ｄ_nと、その前後のリサンプルタイミングＴ_n-1およびＴ_n+1におけるリサンプルデータの値Ｄ_n-1およびＤ_n+1から、
Ｄ_n’＝（-0.5×Ｄ_n-1）＋（2×Ｄ_n）＋（-0.5×Ｄ_n+1）
として求められる。この構成では、２Ｔのマーク長に対応する周波数成分の信号波形が６ｄＢ（２倍）だけ持ち上げられる。なお、高域強調用のイコライザ１０７として５タップ以上のトランスバーサルフィルタを用いることも可能である。この場合、各タップのゲインを２Ｔのマーク長に対応する周波数成分の信号波形を効果的に持ち上げることができるものに適宜設定する必要がある。

同図に示す如く、本測定例によれば、高域周波数成分を強調することにより、短マークの連続期間に対応する信号期間（たとえば、図中の期間Ａ）の波形変動を大きくすることができ、これにより、この期間におけるエッジ検出を円滑に行い得るようになることが分かる。

また、符号間干渉によってゼロクロスが生じない信号期間（たとえば、図中の期間Ｂ）についても、ゼロクロスが生じるようになり、その結果、エッジ検出を行い得ない期間が散在するとの現象を抑制することができる。よって、エッジ検出頻度の減少に伴って生じるＰＬＬ精度の劣化の問題を解消することができる。

なお、ＤＶＤ等の高密度光ディスクでは、全マーク長の出現頻度に対する短マークの出現頻度はかなり高いものとなっている。たとえば、次世代ＤＶＤの場合、２Ｔ、３Ｔのマーク長の出現頻度は、全マーク長の出現頻度の６０〜７０％程度の割合を占める。よって、この周波数成分を強調するだけでも、ゼロクロスが生じない信号期間の出現頻度をかなり抑制することができ、その結果、ＰＬＬ精度の劣化を効果的に抑制することができるようになる。

なお、図３の測定例では、２Ｔのマーク長に対応する周波数成分を強調するようにしたが、このように２Ｔ、３Ｔの信号マーク長の出現頻度が全マーク長の出現頻度の６０〜７０％程度であることからすると、さらに３Ｔのマーク長に対応する周波数成分をも強調するようにした方が、ＰＬＬ精度の劣化をより効果的に抑制することができる。この場合には、高域強調用のイコライザ１０７として５タップ以上のトランスバーサルフィルタを用い、各タップのゲインを２Ｔ、３Ｔのマーク長に対応する周波数成分の信号波形を効果的に持ち上げることができるものに適宜設定する必要がある。

なお、高域周波数成分のみならず低域周波数成分をも強調するようにした場合には、イコライザ１０７は単なるアンプの機能に近くなるため、例えば、図３における信号期間Ｂをゼロクロスさせることができなくなる。この場合、信号期間Ｂにおけるリサンプルデータの値は、イコライザ１０７を通すことによって、ゼロレベルからさらに離れることとなる。したがって、イコライザ１０７は、上記のように短マークに対応する周波数成分のみを強調するようにする必要がある。この場合、どのマーク長に対応する周波数成分までを強調するかは、上記のように、マーク長の出現頻度を考慮して適宜設定すれば良い。次世代ＤＶＤの場合には、上記のように、２Ｔから３Ｔまでのマーク長に対応する周波数成分を強調するものとすれば、ＰＬＬ精度を十分に満足できるものとすることができる。

以上、本実施の形態によれば、再生ＲＦ信号波形の高域周波数成分を強調することにより、当該信号波形の短マーク対応期間の波形変動を大きくすることができ、もって、当該信号波形に符号間干渉が生じても、当該信号波形のエッジ検出を円滑に行うことができる。したがって、本実施の形態によれば、信号波形に符号間干渉が生じても、エッジ検出に基づく位相差検出を適正に行うことができ、ＰＬＬの精度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、高域強調用のイコライザ１０７を波形等化用のイコライザ１０５に並列に接続したため、高域強調用のイコライザ１０７による高域強調の影響が、波形等化用のイコライザ１０５およびビタビデコーダ１０６によって生成処理されるリサンプリングデータに及ぶことを回避することができ、よって、再生データの劣化を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、ＡＤＣ１０３にてサンプリングされたデータに対しデータ補間回路１０４にて補間処理を行ってリサンプリングタイミングにおけるデータを取得するようにしたが、図４に示すように、デジタルＶＣＯ１２０にて生成されるＰＬＬクロックをＡＤＣ１０３のサンプリングクロックとして用い、ＡＤＣ１０３にてサンプリングしたデジタルデータ（ＡＤデータ）をそのままイコライザ１０５に入力して復号化処理を行うようにすることもできる。

この構成において、イコライザ１０７は、ＡＤＣ１０３から供給されるＡＤデータに対し、上記と同様、再生ＲＦ信号波形の高域周波数成分が強調される処理を施して位相比較器１０８に出力する。位相比較器１０８は、イコライザ１０７から供給されるＡＤデータをもとに再生ＲＦ信号波形のエッジを判別し、このエッジとＰＬＬクロックの間の位相差を検出する。そして、この位相差に応じたデジタルデータ（位相差データ）をＬＰＦ１０９に出力する。

ＬＰＦ１０９は、位相差データの高周波成分を遮断して直流化し、これをデジタルＶＣＯ１２０に出力する。デジタルＶＣＯ１２０は、ＬＰＦ１０９から供給された位相差データに応じて位相差を補償するようＰＬＬクロックの発振周波数を調整し、調整後のＰＬＬクロックをＡＤＣ１０３に出力する。

なお、この構成において、デジタルＶＣＯ１２０をアナログＶＣＯに変更することも可能である。この場合には、図５に示すように、位相差データは、ＤＡＣ（Digital-Analog Converter）１２１によってアナログ信号（電圧値）に変換された後、アナログＶＣＯ１２２に入力される。アナログＶＣＯ１２２は、ＤＡＣ１２１から供給されたアナログ信号（電圧値）を制御信号として、ＰＬＬクロックの発振周波数を変化させる。

なお、上記実施の形態では、高域強調用のイコライザ１０７を波形等化用のイコライザ１０５に並列に接続するようにしたが、これに代えて、たとえば図６に示すように、高域強調用のイコライザ１０７を波形等化用のイコライザ１０５に直列に接続することもできる。この場合、波形等化用のイコライザ１０５には、ビタビ復号化処理に適した波形等化処理を行う機能の他、高域強調用のイコライザ１０７によって加えられた高域強調を打ち消して信号波形を元の再生ＲＦ信号波形に戻す機能がさらに付加されているのが望ましい。

ただし、この場合には、波形等化用のイコライザ１０５の設計をそれに応じて適宜調整する必要があり、また、高域強調を掛けすぎると波形等化用のイコライザ１０５にて信号波形を元の再生ＲＦ信号波形に精度よく復元できないとの危惧が生じる。その一方、これを避けるために高域強調の度合を小さくすると、上記図３にて示した効果、すなわち、短マーク期間における波形変動の強調効果や、ゼロクロスの出現頻度を高めることができるとの効果を満足に発揮させることができなくなる。よって、高域強調用のイコライザ１０７は、上記実施の形態に示す如く、波形等化用のイコライザ１０５に並列に接続するのが好ましい。こうすると、再生データに対する悪影響を回避しながら、高域強調の掛け具合を所望のものに適宜調整することができる。

さらに、上記実施の形態では、ＤＶＤや次世代ＤＶＤ等の高密度光ディスクに対して記録／再生を行う光ディスク装置に本発明を適用した例を示したが、ＣＤ（Compact Disc）やＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＲＷ（ReWritable）等の他の光ディスクに対して記録／再生を行う光ディスク装置、あるいは、光磁気ディスク装置や磁気ディスク装置等、他のドライブ装置に本発明を適用することも可能である。但し、本発明の課題および効果として上記に示したとおり、本発明は、符号間干渉が生じるディスクを扱うドライブ装置に適用して効果を発揮するものである。

この他、上記ではリサンプルタイミングの位相差をもとにＶＣＯの周波数を調整するようにしたが、リサンプルタイミングの位相差のみならず周波数ずれをさらに検出し、位相差と周波数ずれの両方を加味しながらＶＣＯの周波数を調整するようにしても良い。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図 実施の形態に係るリサンプルデータの生成方法を説明する図 実施の形態に係る高域周波数強調時の測定例を示す図 他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図 他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図 他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図 本発明の課題を説明する図

符号の説明

１０３ ＡＤＣ（Analog-Digital Converter）
１０４ データ補間回路
１０５ イコライザ（波形等化用）
１０６ ビタビデコーダ
１０７ イコライザ（高域強調用）
１０８ 位相比較器
１０９ ＬＰＦ
１０９ 加算器
１１０ デジタルＶＣＯ
１２０ デジタルＶＣＯ
１２１ ＤＡＣ（Digital-Analog Converter）
１２２ アナログＶＣＯ

Claims (6)

1. 適正タイミングに対するデータサンプリングタイミングの位相差を検出する位相差検出部と、
   前記位相差検出部にて検出された位相差をもとに前記データサンプリングタイミングを調整するサンプリングタイミング調整部と、
   前記位相差検出部よりも前段に配されるとともに前記位相差の検出において参照される信号波形の高域周波数成分を強調する高域強調部とを有する、
   ことを特徴とするＰＬＬ回路。
2. ＰＬＬ回路によって生成されるサンプリングタイミングにて再生信号からデータを取得するディスク再生装置において、前記ＰＬＬ回路は；
   適正タイミングに対するデータサンプリングタイミングの位相差を検出する位相差検出部と、
   前記位相差検出部にて検出された位相差をもとに前記データサンプリングタイミングを調整するサンプリングタイミング調整部と、
   前記位相差検出部よりも前段に配されるとともに前記位相差の検出において参照される信号波形の高域周波数成分を強調する高域強調部とを具備する、
   ことを特徴とするディスク再生装置。
3. 請求項２において、
   前記再生信号をサンプリングしてデジタルデータを生成するＡＤコンバータを備え、該ＡＤコンバータは、前記ＰＬＬ回路によって生成されたサンプリングタイミングにて前記再生信号をサンプリングする、
   ことを特徴とするディスク再生装置。
4. 請求項２において、
   前記ＰＬＬ回路によって生成されるサンプリングタイミングよりも高周波の非同期クロックにて前記再生信号をサンプリングしてデジタルデータを生成するＡＤコンバータと、
   前記ＡＤコンバータによって生成されたデジタルデータをもとに前記ＰＬＬによって生成されたサンプリングタイミングにおける前記再生信号のサンプル値を取得するリサンプルデータ取得回路とを具備する、
   ことを特徴とするディスク再生装置。
5. 請求項２ないし４の何れかにおいて、
   前記再生信号波形に対し波形等化処理を施す波形等化器と、
   該波形等化器によって波形等化処理が施された再生信号波形から２値化データを生成する２値化データ生成回路を備え、
   前記ＰＬＬ回路の高域強調部は、前記波形等化器と前記２値化データ生成回路を含む信号系に対し分岐するようにして配されている、
   ことを特徴とするディスク再生装置。
6. 請求項５において、
   前記ＰＬＬ回路の高域強調部は、前記波形等化器に対して並列に接続されている、
   ことを特徴とするディスク再生装置。

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