JP4360302B2 - ディスク再生装置、同期パターン検出方法、ディスク回転制御方法 - Google Patents
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Description
光ディスクには、例えばCD、CD−ROM、DVD−ROMなどとして知られているようにエンボスピットでデータが記録された再生専用タイプのものと、MD、CD−R、CD−RW、DVD−R、DVD−RW、DVD+RW、DVD−RAMなどで知られているようにユーザーデータが記録可能なタイプがある。記録可能タイプのものは、光磁気記録方式、相変化記録方式、色素膜変化記録方式などが利用されることで、データが記録可能とされる。色素膜変化記録方式はライトワンス記録方式とも呼ばれ、一度だけデータ記録が可能で書換不能であるため、データ保存用途などに好適とされる。一方、光磁気記録方式や相変化記録方式は、データの書換が可能であり音楽、映像、ゲーム、アプリケーションプログラム等の各種コンテンツデータの記録を始めとして各種用途に利用される。
更に近年、ブルーレイディスク(Blu-Ray Disc)と呼ばれる高密度光ディスクが開発され、著しい大容量化が図られている。
その中で、光ディスクに記録されているフレーム同期パターンを用いる方法がある。フレーム同期パターンの検出方法は大別すると次の2種類である。
1.RF信号にPLLをかけて、PLLクロック(RF信号に同期したクロック)によりRF信号をサンプリングしたデータ列からパターンマッチングでフレーム同期パターンを検出し、同期保護を行う。
2.RF信号にPLLをかけずに固定クロック(RF信号に非同期のクロック)でRF信号をサンプリングし、そのデータ列から、たとえば最長のTがフレーム同期パターンであると考え、最長パターンを検出し、必要に応じて同期保護を行う方法がある。なお、Tとは、再生されたマークあるいはピット、あるいはスペースの長さをチャンネルビット基準で示すものである。この方法にさらに工夫をした方法が上記特許文献1に示されている。
図7,図8で説明する。
図7は同期パターンとしてのユニークパターンを検出する構成を示しており、入力されるRFデータ列は、固定の非同期クロックでRF信号をサンプリングしたデータ列である。
RFデータ列については、まずウインドウ処理部51でウインドウ信号Wdに規定される期間のみのデータ列が抽出され、その抽出されたデータ列期間において、T長が閾値比較処理部52で閾値thUPと比較される。閾値thUPは閾値レジスタ53に記憶されて閾値比較処理部52に供給される。
そして閾値比較処理部52での比較結果が、ユニークパターンの検出タイミング信号DUP、つまりフレーム同期パターンの検出信号となる。
フレーム同期パターンとしてのユニークパターンUPは、最長Tのパターンとして図示するように周期的にあらわれることになる。例えばCD方式では11T/11T(ピット又はマーク/スペース)のパターンが同期パターンであり、またブルーレイディスクは9T/9Tのパターンが同期パターンとされている。
このようなユニークパターンUPを抽出するには、まずユニークパターンの検出窓としての図8(b)のウインドウ信号Wdにより、ユニークパターンUPが発生し得ない期間のパターンを排除する。
例えば図8(a)のパターンP2として示すように、ユニークパターンUPに近いTのデータパターンが存在し、これをユニークパターンUPと誤検出してしまうことがあるが、ウインドウ処理部51でウインドウ信号Wdの期間外のパターンを排除することで、パターンP2による誤検出を防止する。
次に、閾値比較処理部52では、ユニークパターンUPの検出のために設定された固定の閾値thUPと各パターンのT長を比較する。閾値thUPを図8(a)に破線で示している。
RFデータ列からのユニークパターンUPのサンプリングパターン長をLupとすると、
Lup>thUP
の条件により、ユニークパターンUPを検出する。
図8(c)は、比較処理結果により得られた同期パターンの検出信号DUPである。
つまりディスク回転が低速のときはT長が長くなり、高速のときはT長が短くなる。
ここで、閾値thUPが固定であると、特にディスク回転が低速となっているときに、閾値thUPが適切な値とならず、比較的長いTのデータパターンを、ユニークパターンUPと誤認してしまいやすい。図8(a)の例では、パターンP1は閾値thUPを越えるT長となってしまい、このパターンP1はウインドウ信号Wdによって排除されない期間であったため、図8(c)に☆を付したように、同期パターンとして検出されてしまう。
また、上記特許文献1には、ウインドウ信号Wdによる検出窓期間を可変する技術が示されているが、これを応用しても、ウインドウ信号Wdによって排除されない期間で長いTのデータパターンが発生したときに、誤検出を行う可能性は残されている。
そして同期パターンの誤検出によっては、同期外れ及びそれによるスピンドルモータの回転速度制御の安定性が損なわれてしまい、再生動作性能の低下を引き起こす。
また、上記タイミング間隔検出手段で検出された上記タイミング間隔に基づいてウインドウ信号を発生するウインドウ発生手段をさらに備え、上記同期パターン検出手段は、上記ウインドウ信号で規定される期間内において、情報信号のデータ列にあらわれるパターン長を上記閾値と比較し、その比較結果により同期パターンを検出する。
また上記同期パターン検出手段は、上記タイミング間隔検出手段で検出されたタイミング間隔に基づいて第1、第2の閾値を設定し、情報信号のデータ列にあらわれるパターン長を、上記第1、第2の閾値と比較することで、同期パターンを検出する。
また、上記タイミング間隔検出ステップで検出された上記タイミング間隔に基づいてウインドウ信号を発生するウインドウ発生ステップをさらに備え、上記同期パターン検出ステップでは、上記ウインドウ信号で規定される期間内において、情報信号のデータ列にあらわれるパターン長を上記閾値と比較し、その比較結果により同期パターンを検出する。
また上記閾値設定ステップでは、上記タイミング間隔検出ステップで検出されたタイミング間隔に基づいて第1、第2の閾値を設定し、上記同期パターン検出ステップでは、情報信号のデータ列にあらわれるパターン長を、上記第1、第2の閾値と比較することで、同期パターンを検出する。
これにより閾値が、パターン長のディスク回転周波数に応じた変動に追従して変動することになり、従って閾値は、ディスク回転周波数に関わらず、同期パターンとしてのユニークパターン長を判定する適切な値となる。このため同期パターンの誤検出を減少させることができ、安定した同期保護及びスピンドル回転制御を実現できるという効果がある。
さらに、同期パターンのタイミング間隔に基づいて第1、第2の閾値を設定し、情報信号のデータ列にあらわれるパターン長を、上記第1、第2の閾値と比較することで、同期パターンを検出することでも、同期パターンの誤検出を減少させることができる。例えば第1の閾値と第2の閾値の間のパターン長を同期パターンとして検出すれば、ディフェクト等により同期パターンよりも長いパターンが生じていても、それを排除できる。
図1は本例のディスク再生装置におけるフレーム同期パターン検出及びスピンドル回転制御系を示している。
なお、ディスク再生装置としては当然、ディスクから読み出した情報信号(RF信号)の再生処理回路部、外部機器とのインターフェースや、トラッキング/フォーカス/スライド等のサーボ駆動系及びサーボ制御系、各部を制御するシステムコントローラ、その他の回路部や機構が設けられるが、これらについては図示及び説明を省略している。
そして光学ピックアップ(光学ヘッド)11によってディスク90上のトラックにおいてピット列として記録されている情報の読出が行われる。
ピックアップ11内には、レーザ光源となるレーザダイオードや、反射光を検出するためのフォトディテクタ、レーザ光の出力端となる対物レンズ、レーザ光を対物レンズを介してディスク記録面に照射し、またその反射光をフォトディテクタに導く光学系等が形成されている。
RFアンプ1には、フォトディテクタとしての複数の受光素子からの出力電流に対応して電流電圧変換回路、マトリクス演算/増幅回路、フィルタ、オートゲインコントロール回路、波形等化器等等を備え、データ再生に必要な信号を生成する。例えば再生データに相当する再生RF信号、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などを生成する。
なお、RFアンプ1はピックアップ11内に設けられることもある。
そして2値化回路2は、図2に示すように、入力されるRF信号を所定のスライスレベルでスライスして2値化し、上記サンプリングクロックでサンプルしてRFデータ列に変換する。
また、サンプリングパターン長とは、サンプリングクロックでパターンをサンプリングした際の総サンプル回数を指す。
ユニークパターン検出部(HUNT)3は、2値化回路2から入力されるRFデータ列におけるユニークパターンを同期保護がかかっていない状態で検出する。このユニークパターンとは再生RF信号に含まれるフレーム同期パターン中のユニークパターンのことである。そしてユニークパターンの検出に応じた検出タイミング信号DupHを出力する。
そしてユニークパターン検出部4は、ユニークパターン検出部3と同様にユニークパターンの検出に応じた検出タイミング信号DupSを出力する。
即ち、間隔カウンタ/同期保護部6の同期状態がHUNT状態(同期非確立状態)の場合には検出タイミング信号DupHを選択し、同期状態がSYNC状態(同期確立状態)の場合には検出タイミング信号DupSを選択する。そして選択した検出タイミング信号DupH又はDupSを間隔カウンタ/同期保護部6に供給する。
例えば、ここでは同期保護機能としては2状態のステートマシンを持つ。それぞれHUNT状態、SYNC状態である。
HUNT状態は、同期の確立していない状態であり、この場合、検出結果セレクタ5で選択された検出結果、すなわちユニークパターン検出部3からの検出タイミング信号DupHを用いて同期の確立を試みる。その結果、同期が確立すると、ステートは同期保護された状態、すなわちSYNC状態に入り、同期保護動作が行われる。
また、間隔カウンタ/同期保護部6は、検出タイミング信号DupH又はDupSでリセット/スタートされる上記ユニークパターン間隔カウンタでユニークパターン間隔を測定し、そのカウント値CT(つまりユニークパターン間隔を示す値)をユニークパターン間隔保持部7及びウインドウ生成部8へ出力する。なおユニークパターン間隔を示すカウント値CTは、ディスク90の回転速度情報ともいえる。
さらに間隔カウンタ/同期保護部6は、ユニークパターン間隔カウンタからユニークパターンタイミング信号TMupを生成し、同期状態信号H/Sとともにスピンドル制御回路9へ出力する。
ユニークパターンタイミング信号TMupとは、同期保護が確立した状態で、ユニークパターンが外乱により検出できない場合にタイミングの補完を行うことで、フレーム毎に安定してタイミングを示すようにした信号である。即ちユニークパターンタイミング信号TMupは、スピンドル制御のための適切な回転速度情報としての信号となる。
ウインドウ生成部8では、ユニークパターン間隔カウンタの値CTからウインドウ信号Wdを生成し、ユニークパターン検出部4へ出力する。ウインドウ信号Wdはユニークパターン検出部4においてユニークパターンの誤検出を防ぐためのものである。
スピンドル制御部9は、間隔カウンタ/同期保護部6からのユニークパターンタイミング信号TMup、同期状態信号H/Sと、ユニークパターン間隔保持部7からのユニークパターン間隔値CTmなどを入力し、それらを用いてスピンドルモータ10の回転制御を行うことで、ピックアップ11に対して適切な線速となるようにディスク90を回転させる。
上述のようにユニークパターン検出部3は同期保護がかかっていない状態でユニークパターンを検出する。
図3にRFデータからのユニークパターン検出の例を示す。図3(a)の一点鎖線で示すようにディスクの回転周波数が変動すると、検出されるサンプリングパターン長は比例して変動する。
ユニークパターン検出部3においては、図3(a)に示すように固定値に設定された閾値thと、入力されるRFデータ列のパターン長を比較して、閾値thを越えるTをもつパターンをユニークパターンUPとして図3(b)のように検出タイミング信号DupHを出力する。
但しこのようにユニークパターンUPを固定的な閾値thで検出しようとすると、ディスク90の回転周波数変動を考慮して閾値thを決める必要がある。そして図3(a)の破線のように想定する回転周波数変動をカバーする閾値thにすると、パターンP1,P2のようにユニークパターンUPでないデータパターンのTもユニークパターンとして誤検出してしまう(図3(b)の☆を付した信号)。
ただ、ユニークパターン検出部3からの検出タイミング信号DupHは、間隔カウンタ/同期保護部6で同期が確立し同期保護状態になるまでの短いHUNT状態の期間(例えば数フレーム)の間のみ使用されるので、図3(b)のように誤検出があっても、実用上問題にはならない。
ここで、図7で説明したように、ウインドウ信号Wdと固定値としての閾値thUPを用いてユニークパターンUPの検出を行うと、ディスク90の回転周波数の変動に応じたパターン長の変動により誤検出が発生しやすいものとなる。
上記のようにHUNT状態で機能するユニークパターン検出部3では、多少の誤検出は問題ないが、SYNC状態で用いるタイミング信号DupSを出力するユニークパターン検出部4においては、ユニークパターンUPの誤検出は極力防止しなければならない。これはユニークパターンUPの誤検出が同期保護状態の外乱となり、同期外れ等を引き起こし、スピンドル回転制御も不安定となるためである。
2値化回路2からのRFデータ列は、ユニークパターン検出部4においてウインドウ処理部41に入力される。ウインドウ処理部41は、入力されるRFデータ列に対し、ウインドウ生成部8で生成した同期保護のウインドウ信号Wdによる偽ユニークパターンの排除を行う。
また閾値比較処理部42は、ユニークパターン検出閾値発生部44で計算された可変の閾値thLを用いて、サンプリングパターン長の閾値による偽ユニークパターンの排除を行う。
その際、ユニークパターン検出閾値発生部44での閾値thLの計算のために、まずリファレンス算出部45では、ユニークパターン間隔保持部7からユニークパターンの間隔値CTmを入力し、その間隔値CTmを元にユニークパターンのサンプリングパターン長のリファレンス値Lrefを計算する。計算式を示す。
Lref=Lint×(Lup_cent/Lint_cent)
ここで、
Lint:ユニークパターン間隔のサンプリングクロックでのサンプル回数
Lup_cent:ディスクが周波数Fxで回転しているときのユニークパターンのサンプリングパターン長
Lint_cent:ディスクが周波数Fxで回転しているときのUP間隔のサンプリングクロックでのサンプル回数
である。
なお、周波数Fxは任意である。これは、同じ周波数のときのユニークパターン長Lup_cent及びユニークパターン間隔Lint_centを求めるために便宜的に導入したものである。
thL=Lref−OFL
ここで、OFLはユニークパターンUPを判別するための閾値を決めるオフセットである。
つまり、ユニークパターン間隔から計算したリファレンス値LrefからオフセットOFLの値を差し引いた値が、ユニークパターン識別のための閾値thLとなる。
オフセットOFLはオフセットレジスタ43に記憶されており、上記計算のためにユニークパターン検出閾値発生部44に供給される。
Lup>thL
ここでLupはRFデータ列からのユニークパターンUPのサンプリングパターン長である。
閾値比較処理部42では、このLup>thLが成り立てば、ユニークパターンUPのサンプリングパターン長とユニークパターン間隔のサンプリング数の関係が適切であるので、そのユニークパターンタイミングを採用し、Lup>thLが成り立てたなければ、偽ユニークパターンと判断して排除する。その結果をユニークパターンUPのタイミング信号DupSとして出力する。
図5(a)は、RFデータ列に順次あらわれるピット又はスペースによるパターンのTの長さを示している。
フレーム同期パターンとしてのユニークパターンUPは、最長Tのパターンとして図示するように周期的にあらわれる。
このため、まずユニークパターンの検出窓としての図5(b)のウインドウ信号Wdにより、ユニークパターンUPが発生し得ない期間のTを排除する。
例えば図5(a)におけるパターンP2として示すように、ユニークパターンUPに近いTのデータパターンが存在するが、これはウインドウ外の期間であるため、ウインドウ処理部41で排除されるものとなる。
次に、閾値比較処理部42では、ユニークパターンUPの検出のために、上記のように可変設定される閾値thLと各パターンのT長を比較する。閾値thLは、ユニークパターン間隔値CTmから計算されるリファレンス値Lrefから、オフセットOFLが減算されて設定される。従って一点鎖線のディスク回転周波数の変移に応じて、閾値thLは、破線で示すように変化されていく。
なお、図示するように、リファレンス値Lrefは直前のユニークパターンのT長となり、そのリファレンス値LrefからオフセットOFLが減算されることで、破線で示す閾値thLが設定されることになる。
すると、閾値thLは、ディスク回転周波数に応じて、ユニークパターンUPと他のデータパターンを識別する適切な値となる。
そのため、例えば図5(a)にパターンP1として示すように、ウインドウ内となったデータパターンでありウインドウ処理部41で排除できなかった比較的長いTのデータパターンも、閾値thLにより排除できることになる。
結果として、図5(c)に示すように、例えばパターンP1,P2をユニークパターンUPと誤検出することのないタイミング信号DupSが出力されることになる。
例えばDVD方式では、ユニークパターンUPの長さが14Tであり、データパターンで一番長いパターンが11Tである。その際、サンプリングクロックの周波数をRF信号のチャネルクロックの周波数と同じとすると、サンプリングによる変動等を考慮して1クロック程度の余裕を持たせることが適当であると考えられる。そうするとオフセットOFL=−1クロック、つまりthL=Lref−1とすればよい。
また、例えば、ブルーレイディスク方式ではユニークパターンUPが9T/9Tであり(その場合パターン長は18T)、またデータパターンで一番長いパターンが8T/8T(パターン長は16T)である。このような場合にも、同様に、サンプリングによる変動等を考慮して1クロックの余裕を持たせることが適当であると考えれば、オフセットOFL=−1クロック、つまりthL=Lref−1とすればよい。
タイミング信号DupSにおいて偽ユニークパターンが排除されることで、同期保護が安定化され、さらにスピンドル制御部9へのユニークパターンタイミング信号TMupも安定化されるため、安定したスピンドルモータ10の回転制御を行うことができる。
ところが、例えばディスク90上のディフェクト(傷や汚れ)の影響などにより、フォーマット上はあり得ない長いTの異常パターン(フレーム同期パターンより長いTのパターン)が発生することがある。
そのような長いTの異常パターンが、ウインドウ内に発生すると、T長の下限となる閾値thLと比較するのみではユニークパターンとして誤検出してしまう。
このような異常パターンの誤検出を排除するには、ユニークパターン検出閾値発生部44では、下限となる第1の閾値thLに加えて、ユニークパターンUPの上限として第2の閾値thUを設定し、閾値比較処理部42で、閾値thL,thUの両方を用いて偽ユニークパターンを排除することが適切である。
そしてユニークパターン検出閾値発生部44では、第1の閾値thLを、上記同様に
thL=Lint×(Lup_cent/Lint_cent)−OFL
=Lref−OFL
として算出するとともに、第2の閾値thUを、
thU=Lint×(Lup_cent/Lint_cent)+OFU
=Lref+OFU
として算出する。
そして閾値比較処理部42では、
thL<Lup<thU
が成り立つUP候補のみをユニークパターンUPとして採用するものとする。
図6(a)に破線で示すように閾値thL、thUは、一点鎖線で示すディスク回転周波数に応じて可変設定される。
そして、例えばパターンP3のように、ウインドウ期間内において異常パターンが発生したとする。ところがこの異常パターンP3は、Lup<thUという条件を満たさないため、閾値比較処理部42で排除され、結果として図6(c)に示すように偽ユニークパターンを排除したタイミング信号DupSを出力することができるものとなる。
上記の例と同様に、DVDではユニークパターンUPの長さが14Tであるので、そのときには、サンプリングによる変動等を考慮して2クロック程度の余裕を持たせることが適当であると考えれば、オフセットOFU=+2クロックとなる。
また、ユニークパターンUPが9T/9T(パターン長は18T)であるような場合にも、同様にサンプリングによる変動等を考慮して2クロック程度の余裕を持たせることが適当であると考えれば、オフセットOFU=+2クロックとすればよい。
またディスク再生装置だけでなく、ディスク記録再生装置においても本発明は適用できる。
Claims (5)
- ディスク記録媒体を回転駆動するスピンドル手段と、
上記ディスク記録媒体から情報信号を読み出す読出手段と、
上記読出手段で読み出された情報信号を固定周波数の非同期クロックでサンプリングし、データ列として出力するデータ列生成手段と、
上記データ列生成手段から供給されるデータ列から同期パターンを検出する同期パターン検出手段と、
上記同期パターン検出手段で検出された同期パターンのタイミング間隔を検出するタイミング間隔検出手段と、
上記同期パターン検出手段による同期パターンの検出タイミングに基づいて上記スピンドル手段の回転制御を行うスピンドル制御手段と、を備え、
上記同期パターン検出手段は、
上記ディスク記録媒体の回転周波数に応じて変化する上記データ列にあらわれるパターン長が、直前の検出タイミングにおいて検出された同期パターンのパターン長よりも第1オフセット長だけ短い第1閾値と、直前の検出タイミングにおいて検出された同期パターンのパターン長よりも第2オフセット長だけ長い第2閾値との間の値であるときに、同期パターンであるとして検出するディスク再生装置。 - 上記タイミング間隔検出手段で検出された上記タイミング間隔に基づいてウインドウ信号を発生するウインドウ発生手段をさらに備える、請求項1に記載のディスク再生装置。
- ディスク記録媒体から読み出された情報信号を固定周波数の非同期クロックでサンプリングして得られるデータ列にあらわれるパターン長を閾値と比較することで同期パターンを検出する同期パターン検出ステップと、
上記同期パターン検出ステップで検出された同期パターンのタイミング間隔を検出するタイミング間隔検出ステップと、
上記タイミング間隔検出ステップで検出されたタイミング間隔に基づいて上記閾値を可変設定する閾値設定ステップと、を有し、
上記閾値は、直前の検出タイミングにおいて検出された同期パターンのパターン長よりも第1オフセット長だけ短い第1閾値と、直前の検出タイミングにおいて検出された同期パターンのパターン長よりも第2オフセット長だけ長い第2閾値とからなり、上記ディスク記録媒体の回転周波数に応じて変化する上記データ列にあらわれるパターン長が、上記第1閾値と上記第2閾値との間の値であるときに、同期パターンであるとして検出する、同期パターン検出方法。 - 上記タイミング間隔検出ステップで検出された上記タイミング間隔に基づいてウインドウ信号を発生するウインドウ発生ステップをさらに備える、請求項3に記載の同期パターン検出方法。
- ディスク記録媒体から読み出された情報信号を固定周波数の非同期クロックでサンプリングして得られるデータ列にあらわれるパターン長を閾値と比較することで同期パターンを検出する同期パターン検出ステップと、
上記同期パターン検出ステップで検出された同期パターンのタイミング間隔を検出するタイミング間隔検出ステップと、
上記タイミング間隔検出ステップで検出されたタイミング間隔に基づいて上記閾値を可変設定する閾値設定ステップと、
上記同期パターン検出ステップによる同期パターンの検出タイミングに基づいて上記ディスク記録媒体の回転制御を行うスピンドル制御ステップと、
を備え、
上記同期パターン検出ステップは、
上記ディスク記録媒体の回転周波数に応じて変化する上記データ列にあらわれるパターン長が、直前の検出タイミングにおいて検出された同期パターンのパターン長よりも第1オフセット長だけ短い第1閾値と、直前の検出タイミングにおいて検出された同期パターンのパターン長よりも第2オフセット長だけ長い第2閾値との間の値であるときに、同期パターンであるとして検出する、ディスク回転制御方法。
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