JP2000251415A

JP2000251415A - サンプリング装置

Info

Publication number: JP2000251415A
Application number: JP11052934A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Naito; 雄一内藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】入力信号の休止期間にアンプのバイアス電流
がコンデンサを充電することによりアンプが飽和し、再
び２値化再生信号が入力された時に入力信号をサンプリ
ングできない。【解決手段】低域通過フィルタの帰還回路を構成する
コンデンサと並列にコンデンサをバイパスするためのバ
イパス手段を設ける。また、バイパス手段としてダイオ
ード、入力信号の休止期間にオンするスイッチ素子を用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号に同期し
たサンプリングクロックを生成し、入力信号をサンプリ
ングクロックによりサンプリングするサンプリング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光ビームを用いて情報を記録し
たり、記録されている情報を読み出したりする光学的情
報記録媒体には、記録および再生の可能なものや、再生
のみ可能なもの等があり、その形態としてはディスク
状、カード状、テープ状等の各種のものが知られてい
る。これらの光学的情報記録媒体のなかでも、光カード
は製造の容易さ、携帯性のよさ、アクセス性のよさなど
の特徴から用途が拡大されて行くと考えられており、こ
の光カードを対象とする種々な光学的情報記録再生装置
が提案されている。

【０００３】このような光学的情報記録再生装置では、
常にオートトラッキング、オートフォーカシング制御を
行いつつ、記録、再生を行う。これらの装置において、
記録媒体に情報を記録する場合は、微小スポット状に絞
られた光ビームを記録情報に従って変調し、変調された
光ビームを情報トラック上に走査することにより情報の
記録を行う。このようなビーム照射によって情報トラッ
クに光学的に検出可能な情報ピット列として一連の情報
を記録することができる。また、記録媒体から情報を再
生する場合は、媒体に記録が行われない程度の一定パワ
ーの光ビームスポットで情報トラックの情報ピット列を
走査し、媒体からの反射光、または透過光を検出して再
生信号を生成し、得られた再生信号を用いて所定の信号
処理を施こすことにより情報の再生を行う。

【０００４】図５はこうした情報の記録／再生方式を用
いた代表的な光学的情報記録再生装置の光学系の概略構
成を示すブロック図である。図５において、まず、１０
１は記録／再生用光源であるところの半導体レーザであ
る。また、半導体レーザ１０１から出射される光束の進
行方向に沿って順次コリメータレンズ１０２、回折格子
１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、１／４波長板１
０５および対物レンズ１０６が配置され、対物レンズ１
０６の焦点位置に記録媒体である光カード１０７が配置
されている。更に、偏光ビームスプリッタ１０４により
分離された光カード１０７からの反射光の光路にはトー
リックレンズ１０８、光検出器１０９が配置されてい
る。

【０００５】半導体レーザ１０１の発光光束（Ｓ偏光）
はコリメータレンズ１０２で平行化され、回折格子１０
３で複数光束に分割される。この分割された光束は偏光
ビームスプリッタ１０４、１／４波長板１０５を通して
対物レンズ１０６に入射し、対物レンズ１０６により集
光され、光カード１０７上に微小光スポットとして照射
される。光カード１０７からの反射光は対物レンズ１０
６、１／４波長板１０５を通ることによってＰ偏光とさ
れ、偏光ビームスプリッタ１０４で反射され、トーリッ
クレンズ１０８を経由して光検出器１０９で検出され
る。この時、回折格子１０３で分割された光束のうち０
次回折光を用いて記録、再生、及びオートフォーカシン
グ制御（以下ＡＦと称す）を行い、±１次回折光を用い
てオートトラッキング制御（以下ＡＴと称す）を行う。
ＡＦは非点収差方式、ＡＴは３ビーム方式である。

【０００６】図６は、光カードの記録面及びこの記録面
と光カード上を走査する光スポットの走査速度の関係を
示す図で、（Ａ）は光カードの概略的平面図、（Ｂ）は
光カード両端部において走査速度が一定とならない部分
が生じる様子を示している。まず、図６（Ａ）に示すよ
うに光カード１０７には情報記録トラックが多数平行に
配列されており、ここではその一部がＴ１，Ｔ２，Ｔ３
として示されている。これらのトラックＴ１〜Ｔ３はト
ラッキングトラックｔｔ１〜ｔｔ４によってそれぞれ区
分されている。このトラッキングトラックｔｔ１〜ｔｔ
４は、溝又はトラックＴ１〜Ｔ３とは反射率の異なる物
質で形成され、トラッキング信号を得るガイドとして使
用される。

【０００７】また、図６（Ａ）にはトラックＴ３に情報
を記録、又は再生する例が示されている。この例では、
記録、再生、ＡＦ用の０次回折光１１０はトラックＴ３
上に、ＡＴ用±１次回折光１１１，１１２は各々トラッ
キングｔｔ３，ｔｔ４に照射されている。そして、その
±１次回折光１１１，１１２からの反射光により後述す
るトラッキング信号を得て０次回折光１１０が正しくト
ラックＴ３上を走査するように制御を行う。また、各回
折光１１０，１１１，１１２は、同一の位置関係を保っ
たまま図示しない機構で光カード１０７上を図面上左右
に走査する。この走査方式には、光学系を動かす方式と
光カードを動かす方式とがあるが、どちらの方式であっ
ても、光学系と光カードは相対往復運動をするために、
光カード両端部においては一定速度でない部分が生じ
る。この様子を示したのが図６（Ｂ）である。図６
（Ｂ）の横軸は光カードの左右方向を表わし、縦軸は走
査速度を表わしている。通常、光カード１０７の中央部
の定速走査領域が記録領域として使用される。

【０００８】次に、光カード１０７の情報記録トラック
のフォーマットについて説明する。図７（Ａ）は光カー
ドの情報記録トラックのフォーマットの１例で、情報記
録トラックＴＮにｎ個のデータブロック（セクタ）が記
録またはプリフォーマットされている。図７（Ｂ）は図
７（Ａ）のデータブロックのフォーマットの１例を示し
ている。まず、図７（Ａ）に示すように順方向ＰＬＬ
（ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ：位相同期ルー
プ）引き込み同期信号２００は、データブロックの先頭
に記録された連続的な繰り返しデータパターンであり、
この順方向ＰＬＬ引き込み同期信号２００のパターンと
後述するＰＬＬ制御信号発生器で生成されるサンプリン
グクロックとを同期させることにより、順方向ＰＬＬ引
き込み同期信号２００の後のデータを確実に再生するこ
とができる。

【０００９】データ読み出し開始位置同期信号２０１
は、順方向ＰＬＬ引き込み同期信号２００とデータ部Ｄ
１の間に記録されたデータ部の読み出し開始位置を示す
信号である。データ読み出し開始位置同期信号２０１に
はデータ部には使われていない特殊なパターンが用いら
れる。このデータ読み出し開始位置同期信号２０１は逆
方向再生時にはデータ読み出し終了位置同期信号とな
る。また、データ部Ｄ１〜Ｄｍには、ユーザが書いたデ
ータ、誤り訂正検出用の冗長語であるＥＣＣ（ｅｒｒｏ
ｒｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｃｏｄｅ：誤り訂正符号）
などが記録される。データ間同期信号２０２は、データ
部内にゴミ、キズなどによる欠陥があってサンプリング
クロックに同期はずれが生じた時、データ誤りが大きく
波及するのを防ぐためのものであり、データ読み出し開
始位置同期信号２０１と同様の特殊なコードパターンが
使われる。

【００１０】データ読み出し終了位置同期信号２０３
は、１つのデータブロック内の最後のデータ部の後ろに
記録された同期信号であり、データ読み出し開始位置同
期信号２０１と同様に特殊なコードパターンが使われ
る。なお、データ読み出し終了位置同期信号２０３は、
光ビームを逆方向に走査した際にはデータ読み出し開始
位置同期信号となる。逆方向ＰＬＬ引き込み同期信号２
０４は逆方向再生時に後述するＰＬＬ制御信号発生器で
生成されるサンプリングクロックと同期を取らせる連続
的な繰り返しデータパターンである。

【００１１】次に、光カード１０７の情報記録トラック
の情報再生について説明する。図８は図６（Ａ）の各回
折光１１０〜１１２の部分拡大図である。図８におい
て、記録、再生、ＡＦ用の０次回折光１１０は、ＡＴ用
の±１次回折光１１１，１１２の中心に位置し、トラッ
クＴ３の中心を走査する。斜線部１１３ａ，ｂ，ｃは、
０次回折光１１０による記録例で、一般的にはピットと
呼ばれている。ピット１１３ａ，ｂ，ｃは周辺と反射率
が異なる為、再度弱い光スポット１１０で走査すると０
次回折光１１０の反射光はピット１１３ａ，ｂ，ｃで変
調され、再生信号が得られる。

【００１２】図９は図５の光検出器１０９の詳細と信号
処理回路を示す回路図である。図９において、光検出器
１０９は、光センサ１１５，１１６及び４ケの光センサ
からなる４分割光センサ１１４の合計６ケの光センサで
構成されている。また、１１９は光センサ１１５，１１
６のセンサ出力を入力とし、トラッキング制御信号Ａｔ
を出力する差動回路、１１７，１１８は４分割センサ１
１４の各対角方向のセンサ出力をそれぞれ加算する加算
回路である。加算回路１１７，１１８の出力は差動回路
１２０で差が検出され、フォーカシング制御信号Ａｆが
生成される。また、加算回路１１７，１１８の出力は加
算回路１２１で加算され、情報再生信号ＲＦが出力され
る。

【００１３】ここで、光スポット１１０ａ，１１１ａ，
１１２ａは、各々図６（Ａ）、図８における各回折光１
１０，１１１，１１２の反射光を表わす。光スポット１
１０ａは４分割光センサ１１４上の中心近傍に集光さ
れ、光スポット１１１ａ，１１２ａは各々光センサ１１
５，１１６上に集光されている。なお、フォーカシング
制御信号Ａｆは４分割光センサ１１４の各対角方向の和
同士の差分である。この非点収差方式は文献に詳しいの
でここでは説明を省略する。また、通常、トラッキング
制御信号Ａｔは零になるように制御され、これによって
光スポットを情報トラックに追従して走査させるための
トラッキング制御を行う。情報再生信号ＲＦは４分割光
センサ１１４の総和の信号である。得られた情報再生信
号ＲＦは、デジタル情報として認識するために２値化さ
れ、更に、この２値化された信号に同期したサンプリン
グクロックによってサンプリングすることによりデータ
信号が生成される。

【００１４】図１０（Ａ）は情報再生信号ＲＦを２値化
してクロック信号と同期をとる処理を施す処理部の一例
を示すブロック図である。図１０（Ａ）に示す処理部
は、図９に示す加算回路１２１の出力である情報再生信
号ＲＦ及び参照電圧ｒｅｆ１を入力とし、２値化再生信
号ＲＦ２を出力するコンパレータ１２２と、コンパレー
タ１２２の出力ラインに並列に接続されたＰＬＬ制御信
号発生器と、コンパレータ１２２の出力とＰＬＬ制御信
号発生器で生成されるサンプリングクロックＳＣをそれ
ぞれ入力とし、２値化再生信号ＲＦ２をサンプリングク
ロックＳＣによってサンプリングしてデータ信号を出力
するＤタイプフリップフロップ１２３とで構成されてい
る。

【００１５】情報再生信号ＲＦは、図１０（Ａ）のコン
パレータ１２２の反転入力端子に入力され、コンパレー
タ１２２の他方の入力端子に入力される参照電圧ｒｅｆ
１と比較することで２値化再生信号ＲＦ２が生成され
る。このコンパレータ１２２で生成された２値化再生信
号ＲＦ２は、Ｄタイプフリップフロップ１２３及び位相
比較器１２４の入力端子Ｒにそれぞれ入力される。コン
パレータ１２２で生成された再生信号ＲＦ２がＤタイプ
フリップフロップ１２３のＤ端子に入力されると、Ｄタ
イプフリップフロップ１２３では２値化再生信号ＲＦ２
が光スポットの走査速度変動に対応するために、後述す
る１２４〜１２７で構成されたＰＬＬ制御信号発生器で
生成される２値化再生信号ＲＦ２と略同期したサンプリ
ングクロックＳＣでサンプリングして、サンプリングク
ロックＳＣと同期したデータ信号を生成する。

【００１６】フリップフロップ１２３で生成されたデー
タ信号は、一般にはサンプリングクロックＳＣで制御さ
れてバッファメモリに蓄積された後、図示しない復調回
路により復調され、デジタル情報（再生データ）として
認識される。一方、コンパレータ１２２で生成された２
値化再生信号ＲＦ２が位相比較器１２４の入力端子Ｒに
入力されると、位相比較器１２４ではチャージポンプ／
ループフィルタ１２５、電圧制御器（ＶＣＯ）１２５及
び分周期１２７によってサンプリングクロックＳＣを２
値化再生信号ＲＦ２に略同期する処理を行う。以下、こ
の位相比較器１２４、チャージポンプ／ループフィルタ
１２５、電圧制御器（ＶＣＯ）１２５及び分周期１２７
の各動作について順次詳しく説明する。

【００１７】図１０（Ｂ）は位相比較器１２４の詳細な
回路構成を示す回路図である。位相比較器１２４は、フ
リップフロップ１２８、フリップフロップ１２９及びア
ンド回路１３０で構成されている。フリップフロップ１
２８は、クロック端子がコンパレータ１２２の出力ライ
ンに接続され、正転出力Ｑの出力ラインがフリップフロ
ップ１２９のデータ端子に接続され、フリップフロップ
１２９の反転出力端子Ｑ′の出力ラインがリセット端子
Ｒに接続されている。フリップフロップ１２９のクロッ
ク端子にはサンプリングクロックＳＣの帰還ラインが接
続されている。アンド回路１３０はサンプリングクロッ
クＳＣの帰還ライン及びフリップフロップ１２９の正転
出力端子Ｑの出力ラインをそれぞれ入力とし、半周期パ
ルスＤを出力する。

【００１８】位相比較器１２４では、コンパレータ１２
２から出力された２値化再生信号ＲＦ２は、Ｄタイプの
フリップフロップ１２８のクロック端子に入力され、フ
リップフロップ１２８の出力Ｑ，Ｑ′（Ｑ′はＱの反転
出力）が各々高、低レベルにセットされる。更に、フリ
ップフロップ１２８の正転出力Ｑがフリップフロップ１
２９の入力端子Ｄに、サンプリングクロックＳＣがフリ
ップフロップ１２９のクロック端子ＣＫにそれぞれ入力
される。すると、フリップフロップ１２８の正転出力Ｑ
が高レベルとなって、フリップフロップ１２９の出力
Ｑ，Ｑ′が各々高、低レベルにセットされる。フリップ
フロップ１２９の反転出力Ｑ′は、フリップフロップ１
２８のリセット端子に接続されていて、フリップフロッ
プ１２８のリセットを行う。これにより、フリップフロ
ップ１２８の出力Ｑが低レベルとなり、フリップフロッ
プ１２９の出力Ｑ，Ｑ′は次のサンプリングクロックＳ
Ｃで各々低、高レベルに反転する。

【００１９】以上の動作から分かるように、位相比較器
１２４ではフリップフロップ１２８が、２値化再生信号
ＲＦ２の立ち上がりからサンプリングクロックＳＣの立
ち上がりまでの位相差（時間差）パルスを出力し、フリ
ップフロップ１２９が、２値化再生信号ＲＦ２が立ち上
がった後のサンプリングクロックＳＣの１周期分のパル
スを出力する。そして、この１周期分のパルスとサンプ
リングクロックＳＣとをアンド回路１３０でゲートする
ことにより半周期パルスＤが出力される。ここで、詳し
くは後述するが、２値化再生信号ＲＦ２とサンプリング
クロックＳＣの位相が合致している場合は、フリップフ
ロップ１２８の出力のパルス幅はサンプリングクロック
ＳＣの半周期となり、２値化再生信号ＲＦ２に対するサ
ンプリングクロックＳＣの位相が遅れている場合は、そ
のパルス幅はサンプリングクロックＳＣの半周期より長
くなり、反対に進んでいる場合には、そのパルス幅はサ
ンプリングクロックＳＣの半周期より短くなる。

【００２０】従って、図１０（Ａ）に示す処理部では、
位相遅れ信号であるフリップフロップ１２８の出力Ｕま
たはＵ′（Ｕ′はＵの反転出力）については、サンプリ
ングクロックＳＣの周波数を高める信号として用いら
れ、位相進み信号であるアンド回路１３０の出力Ｄにつ
いては、サンプリングクロックＳＣの周波数を低める信
号として用いられる。換言すれば、上述の処理部では、
２値化再生信号ＲＦ２に対するサンプリングクロックＳ
Ｃの位相差は、フリップフロップ１２８の出力Ｕまたは
Ｕ′のパルス幅で表わされているが、位相遅れ又は進み
を判別するためにサンプリングクロックＳＣの半周期パ
ルスであるアンド回路１３０の出力Ｄを参照している。

【００２１】ところで、以上の例のように情報をピット
の長さやピット間の間隙の長さで記録した媒体から情報
を再生するには、当然のことながらサンプリングクロッ
クＳＣの周期は最小ピット長（以下、１Ｔと記す）に相
当したものに設定される。しかし、この場合、再生され
るトラックにピット長又は間隙が１Ｔより大きいものが
含まれているときは、その部分においてサンプリングク
ロックＳＣの立ち上がりと２値化再生信号ＲＦ２の立ち
上がり（あるいは立ち下がり）とが一致しないところが
生じる。そのため、各サンプリングクロックＳＣごとに
位相を比較することができなくなってしまう。

【００２２】そこで、図１０（Ｂ）に示す例では、各サ
ンプリングクロックＳＣごとに位相を比較するのではな
く、２値化再生信号ＲＦ２の立ち上がりでのみサンプリ
ングクロックＳＣとの位相比較を行っている。これを実
現するには、２値化再生信号ＲＦ２でセットし、サンプ
リングクロックＳＣでリセットするＳＲフリップフロッ
プが必要であるが、上述の処理装置では、図１０（Ｂ）
に示すようにＤタイプフリップフロップ１２９の反転出
力Ｑ′をフリップフロップ１２８のリセット端子に帰還
することで、ＳＲフリップフロップ動作を達成してい
る。

【００２３】次に、位相比較器１２４の２つの出力
Ｕ′、Ｄが、各々チャージポンプ／ループフィルタ１２
５に入力された際のチャージポンプ／ループフィルタ１
２５の動作について詳しく説明する。図１０（Ｃ）は最
も一般的なチャージポンプ／ループフィルタの詳細な回
路図である。図１０（Ｃ）において、チャージポンプ／
ループフィルタ１２５は、位相比較器１２４の一方の出
力Ｕ′のラインに逆方向のダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１
を直列に挿入したものと、位相比較器１２４の他方の出
力Ｄのラインに順方向のダイオードＤ２及び抵抗Ｒ２を
直列に挿入したものとを並列に接続したラインを反転入
力ラインとし、参照電圧ｒｅｆ２を他方の入力ラインと
し、周波数制御信号ＦＣを出力とするアンプ１３１に、
その出力ＦＣを反転入力ラインに帰還するラインとして
抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ１が直列に挿入された帰還ラ
インが設けられたものである。

【００２４】チャージポンプ／ループフィルタ１２５で
は、アンプ１３１の基準入力は参照電圧ｒｅｆ２となっ
ている。位相比較器１２４の２つの出力Ｕ′，Ｄが共に
参照電圧ｒｅｆ２より低レベルのときは、アンプ１３１
の出力からコンデンサＣ１、抵抗Ｒ３，Ｒ１、ダイオー
ドＤ１を介して電流が流れてコンデンサＣ１に電荷がチ
ャージされ、これによってアンプ１３１の出力が高くな
る。この場合、ダイオードＤ２の向きが逆のため入力Ｄ
には電流は流れない。反対に、位相比較器１２４の２つ
の出力Ｕ′，Ｄが共に参照電圧ｒｅｆ２より高レベルの
ときは、入力ＤからダイオードＤ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３、
コンデンサＣ１を介してアンプ１３１の出力に電流が流
れ、コンデンサＣ１には前記チャージとは逆向きに電荷
がディスチャージされ、これによってアンプ１３１の出
力は低くなる。

【００２５】コンデンサＣ１のチャージ／ディスチャー
ジ量の差は、抵抗Ｒ１とＲ２を同じ値にしておけば、位
相比較器１２４の２つの出力のパルス幅に比例する。即
ち、位相比較器１２４の出力Ｕ′，Ｄのパルス幅が等し
ければ、アンプ１３１の出力ＦＣは一定となり、位相比
較器１２４のＵ′のパルス幅の方が大きければアンプ１
３１の出力ＦＣは高くなり、位相比較器１２４のＤのパ
ルス幅の方が大きければアンプ１３１の出力ＦＣは低く
なる。こうして得られたチャージポンプ／ループフィル
タ１２５の出力は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２６の周
波数制御端子ＦＣに入力される。なお、この電圧制御発
振器１２６の具体例としては、テキサスインストルメン
ト社のＳＮ７４ＬＳ６２４（商品名）などがあり、これ
らのＩＣはプリセットされた周波数範囲内において周波
数制御入力ＦＣにほぼ比例した周波数の信号を出力す
る。

【００２６】電圧制御発振器１２６の出力は、デューテ
ィー比を１対１にするための分周器１２７で２分の１に
され、サンプリングクロックＳＣが生成される。得られ
たサンプリングクロックＳＣは位相比較器１２４にフィ
ードバックされると共に、２値化再生信号ＲＦ２をフリ
ップフロップ１２３でサンプリングするためのクロック
として使用され、更にバッファメモリ制御等の制御信号
として使われる。従って、図１０（Ａ）に示す処理部で
は、位相比較器１２４のＵ′のパルス幅がＤより大きい
とサンプリングクロックＳＣの周波数が高くなり、Ｕ′
のパルス幅がＤより小さいとサンプリングクロックＳＣ
の周波数が低くなる。なお、位相比較器１２４の２つの
出力Ｕ′とＤのパルス幅が等しい場合は、サンプリング
クロックＳＣの周波数は変化しない。

【００２７】次に、サンプリングクロックＳＣを２値化
再生信号ＲＦ２に同期させる状態について説明する。図
１１は図１０（Ａ）及び（Ｂ）の各端子における信号を
示すタイミングチャートである。（Ａ）は２値化再生信
号ＲＦ２とサンプリングクロックＳＣの位相が合致して
いる状態の場合、（Ｂ）は２値化再生信号ＲＦ２に対し
てサンプリングクロックＳＣの位相が０．２５Ｔ（２５
％）遅れている状態の場合、（Ｃ）は２値化再生信号Ｒ
Ｆ２に対してサンプリングクロックＳＣの位相が０．２
５Ｔ（２５％）進んでいる状態の場合である。図１１に
おいて、ピット１１３ｄ〜ピット１１３ｆは図１０の１
１３ａ〜ｃと同様のピットで、周辺より光の反射率が低
い光学的マークである。

【００２８】このようなピットは光学的濃淡だけでなく
凹凸状による光の回折を応用している場合もある。ま
た、ピット１１３ｄは最小ピットであり、その長さは１
Ｔとなっている。ピット１１３ｅは最小ピットの２倍で
あり、その長さは２Ｔとなっている。ピット１１３ｄと
１１３ｅの間は最小間隙であり、その長さは１Ｔとなっ
ている。また、ピット１１３ｅと１１３ｆの間は最小間
隙の２倍であり、その長さは２Ｔとなっている。なお、
ここではピット長及びピット間隙が丁度基準通りとなっ
ている例を示している。

【００２９】ここで、記録媒体と光スポットが相対的に
移動し、図１１に示す各ピット１１３ｄ〜ピット１１３
ｆを図８と同様に光スポット１１０が矢印方向に走査す
るとピット部は光の反射率が低いので図１１に示すよう
なＲＦ信号が得られる。この得られたＲＦ信号を図１０
のコンパレータ１２２に入力すると、図１１に示すよう
な反転した２値化再生信号ＲＦ２が得られる。

【００３０】図１１（Ａ）に示す状態の場合は、フリッ
プフロップ１２８やアンド回路１３０の出力Ｕ，Ｄ信号
は共に最小ピット長走査時間１Ｔの半分の０．５Ｔとな
っている。この時、２値化再生信号ＲＦ２をサンプリン
グするためのサンプリング点であるサンプリングクロッ
クＳＣの立ち上がりは、各ピット及びピット間隙におけ
る１Ｔの真中となっており、光スポットの走査速度変動
に対する余裕度は最大となっている。図１１（Ｂ）に示
す状態の場合は、フリップフロップ１２８の出力Ｕのパ
ルス幅がアンド回路１３０の出力Ｄより０．２５Ｔだけ
大きくなっているため、サンプリングクロックＳＣの周
波数を高くしてサンプリングクロックＳＣを２値化再生
信号ＲＦ２に追いつかせるように作用する。

【００３１】図１１（Ｃ）に示す状態の場合では、フリ
ップフロップ１２８の出力Ｕのパルス幅がアンド回路１
３０の出力Ｄより０．２５Ｔだけ小さくなっているた
め、サンプリングクロックＳＣの周波数を低くしてサン
プリングクロックＳＣを２値化再生信号ＲＦ２に後戻り
して合わせるように作用する。以上のように、図１１の
各例では、ピット長及び間隙は共に基準通りとなってお
り、この場合は、余裕度は０．５Ｔ（５０％）あるの
で、図１１（Ｂ）および（Ｃ）の各例のように、２値化
再生信号ＲＦ２に対してサンプリングクロックＳＣの位
相が０．２５Ｔ（２５％）ずれても、データは各々１
Ｔ，１Ｔ，２Ｔ，２Ｔと正確に再生することができる。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】図１２は従来例におい
て光カードの情報トラックを逆方向から再生し、再生動
作を終了した後しばらく停止し、再度順方向から再生を
開始したときのチャージポンプ／ループフィルタ１２５
の出力である周波数制御信号ＦＣの変化を示す図であ
る。データブロックのフォーマットは図７に対応してい
る。図１２では周波数制御信号ＦＣがアンプ１３１に入
力されている参照電圧ｒｅｆ２と同じ電圧Ｖｒｅｆ２が
動作点、つまりＶｒｅｆ２で電圧制御発振器１２６が２
値化再生信号ＲＦ２の周波数の４倍で発振するようにな
っている。

【００３３】図１２の時刻ｔ１でＰＬＬ制御信号発生器
に２値化再生信号ＲＦ２が入力されなくなると、チャー
ジポンプ／ループフィルタ１２５を構成するアンプ１３
１のバイアス電流Ｉｂのみが図１０（Ｃ）の矢印方向に
ＤＣ的に流れるので、コンデンサＣ１が充電され、図１
２に示すようにアンプ１３１の出力電圧である周波数制
御信号ＦＣが動作点Ｖｒｅｆ２から変動してしまう。そ
して、時刻ｔ２になるとアンプ１３１の電源電圧によっ
て制御される飽和出力電圧Ｖｐにまで達してしまう。こ
の周波数制御信号ＦＣが動作点Ｖｒｅｆ２から飽和出力
電圧Ｖｐに達するまでの時間ｔ１２はコンデンサＣ１の
静電容量をＣとすると、ｔ１２＝Ｃ・（Ｖｒｅｆ２−Ｖｐ）／Ｉｂとなる。

【００３４】そして、再び再生動作が開始され、時刻ｔ
３でＰＬＬ制御信号発生器に２値化再生信号ＲＦ２が入
力されても、ＰＬＬ引き込み同期信号２００が入力され
ている時刻ｔ３までに周波数制御信号ＦＣが動作点Ｖｒ
ｅｆ２に達することができない。即ち、２値化再生信号
ＲＦ２とサンプリングクロックＳＣとの同期をとること
ができない。そのため、ＰＬＬ引き込み同期信号２００
以降、例えば時刻ｔ５で同期がとれたとしてもデータ読
み出し開始位置信号２０１を検出できないのでデータを
正確に読み取ることができなくなるという問題点があっ
た。

【００３５】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、入力
信号の休止期間中にアンプのバイアス電流がコンデンサ
を充電することによってアンプが飽和することを防止
し、再び入力信号が入力されたときに確実に入力信号を
サンプリングすることができるサンプリング装置を提供
することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、入力信
号に同期したサンプリングクロックを生成するＰＬＬ制
御信号発生器を有し、生成されたサンプリングクロック
で前記入力信号をサンプリングするサンプリング装置に
おいて、前記入力信号は休止期間を含み、前記ＰＬＬ制
御信号発生器は入力信号とサンプリングクロックの位相
を比較して位相比較信号を生成する位相比較器と、前記
位相比較信号を入力とし、コンデンサを帰還回路とする
増幅器で構成された低域通過フィルタと、前記低域通過
フィルタの出力電圧に応じた周波数のサンプリングクロ
ックを生成する電圧制御発振器とを備え、前記低域通過
フィルタの帰還回路を構成するコンデンサと並列に前記
コンデンサをバイパスするためのバイパス手段を設けた
ことを特徴とするサンプリング装置によって達成され
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のサン
プリング装置の第１の実施形態の構成を示す回路図であ
る。本実施形態では、光学的情報記録媒体に光学的に記
録されたデジタル情報を光ビームを走査することによっ
て再生された再生信号ＲＦを入力信号とするサンプリン
グ装置を例として説明する。記録媒体としては図６の光
カード、光学系としては図５の光学系、信号処理回路と
しては図９の回路を用い、図９の回路で生成された情報
再生信号ＲＦが入力信号として入力されるものとする。
図１において、まず、１はコンパレータである。コンパ
レータ１は図９の情報再生信号ＲＦと参照電圧ｒｅｆ１
をそれぞれ入力とし、これらを比較して再生信号ＲＦを
２値化した２値化信号ＲＦ２を出力する。

【００３８】３はＤタイプフリップフロップであり、入
力端子Ｄがコンパレータ１の出力ラインに接続されてい
る。Ｄタイプフリップフロップ３は、ＰＬＬ制御信号発
生器から出力されるサンプリングクロックＳＣが印加さ
れると、そのサンプリングクロックＳＣでコンパレータ
１から出力される２値化再生信号ＲＦ２をサンプリング
し、これに同期したデータ信号を生成する。４は位相比
較器であり、一方の入力端子Ｒがコンパレータ１の出力
ラインに接続されてサンプリングクロックＳＣの帰還ラ
インが形成されている。また、一方の反転出力端子／Ｕ
から位相遅れ信号（サンプリングクロックＳＣの周波数
を高める信号）を反転出力し、他方の出力端子Ｄから位
相進み信号（サンプリングクロックＳＣの周波数を低め
る信号）を出力する。ここでは、図１０（Ｂ）で示した
位相比較器と同様のものが使用されている。

【００３９】５はアンプＡｌで構成されるチャージポン
プ／ループフィルタであり、アンプＡｌの反転入力端子
には、位相比較器４の反転出力端子／Ｕの出力ラインに
ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を直列に挿入したものと、
位相比較器４の出力端子Ｄの出力ラインにダイオードＤ
２及び抵抗Ｒ２を直列に挿入したものとが接続され、他
方の入力端子には参照電圧ｒｅｆ２が入力されている。
このアンプＡｌの出力は、電圧制御発振器６に入力され
るとともに、アンプＡｌの反転入力端子に帰還されてい
る。この帰還ラインには抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ１が
直列に挿入されている。

【００４０】電圧制御発振器６は、チャージポンプ／ル
ープフィルタ５の出力（アンプＡ１の出力）を入力と
し、２値化再生信号ＲＦ２の周波数の４倍で発振し、そ
の周波数の信号を分周器７へ出力する。分周器７は電圧
制御発振器６の出力を入力として２分の１に分周し、デ
ューティー比が１対１となった２値化再生信号ＲＦ２の
２倍の周波数のサンプリングクロックＳＣを出力する。
この分周器７の出力は、サンプリングクロックＳＣに同
期したデータ信号を作成するためのＤタイプフリップフ
ロップ３のクロック端子へ入力されるとともに、位相比
較器４のＶ端子へ帰還されている。

【００４１】ここで、チャージポンプ／ループフィルタ
５を構成するアンプＡ１の帰還ライン上のコンデンサＣ
１と並列にバイパス手段であるところのダイオードＤ３
が接続されている。この場合、図１に示すようにダイオ
ードＤ３のアノード端子がアンプＡ１の出力と接続され
ている。ダイオードの静特性は一般的に下記の式で与え
られることが知られている。

【００４２】Ｉ＝｜Ｉｓ｜・（ｅｘｐ（ｑ・Ｖ／（Ｋ・Ｔ））−１） …（１）Ｉ：ダイオードを流れる電流Ｉｓ：逆方向飽和電流Ｔ：絶対温度Ｖ：印加電圧Ｋ：ボルツマン定数ｑ：電子の電荷一般的に、逆方向飽和電流はＳｉダイオードで数ｎＡ程
度（室温）である。また印加電圧がダイオードの順方向
立ち上がり電圧（Ｓｉダイオードで０．６〜０．７Ｖ）
以下では非常に微少な電流しか流れない。本実施形態
は、このダイオードの特性を利用している。

【００４３】次に、本実施形態の具体的な動作を図２を
参照して詳細に説明する。図２は光カードの情報トラッ
クを逆方向から再生し、再生動作を終了した後しばらく
停止し、再度順方向から再生を開始したときのチャージ
ポンプ／ループフィルタ５の出力である周波数制御信号
ＦＣの変化を示す図である。光カードのフォーマットは
図７と同じである。この図では周波数制御信号ＦＣがア
ンプＡ１に入力されている参照電圧ｒｅｆ２と同じ電圧
Ｖｒｅｆ２が動作点、つまりＶｒｅｆ２で電圧制御発振
器１２６が２値化再生信号ＲＦ２の周波数の４倍で発振
するようになっている。

【００４４】まず、図２の時刻ｔ１でＰＬＬ制御信号発
生器に２値化再生信号ＲＦ２が入力されなくなると、チ
ャージポンプ／ループフィルタ５を構成するアンプＡ１
のバイアス電流Ｉｂのみが図１の矢印の方向にＤＣ的に
流れてコンデンサＣ１が充電される。バイアス電流Ｉｂ
によりコンデンサＣ１が充電され、コンデンサＣ１の端
子間電圧Ｖｃが増加すると、ダイオードＤ３に対して逆
方向電圧Ｖｃが印加される。従って、ダイオードＤ３に
は（１）式より、Ｉｂ１＝｜Ｉｓ｜（ｅｘｐ（ｑ・（−Ｖｃ）／（Ｋ・Ｔ））−１）…（２）で表されるバイアス電流Ｉｂ１が流入し始める。ここ
で、コンデンサＣ１に充電される電流をＩｂ２とする
と、Ｉｂ＝Ｉｂ１＋Ｉｂ２ …（３）である。

【００４５】また、コンデンサＣ１が更に充電され、端
子間電圧Ｖｃが、Ｖｃ１＝−（Ｋ・Ｔ／ｑ）・１ｎ（Ｉｂ／｜Ｉｓ｜＋１） …（４）で表される電圧Ｖｃ１になる時刻ｔ２以降、バイアス電
流ＩｂはダイオードＤ３にのみ流入するようになり、コ
ンデンサＣ１はこれ以上充電されなくなる。このときの
条件は｜Ｉｂ｜＜｜Ｉｓ｜ …（５）である。

【００４６】従って、チャージポンプ／ループフィルタ
５の出力の周波数制御信号ＦＣは動作点であるＶｒｅｆ
２からコンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃ１低下した電圧
Ｖｆとなる。アンプＡ１のバイアス電流Ｉｂに対して、
ダイオードＤ３の逆方向飽和電流Ｉｓが十分大きいダイ
オードであれば、この端子間電圧Ｖｃ１は十分小さくて
済み、Ｖｆは動作点電圧Ｖｒｅｆ２に近づく。よって、
再び再生動作が開始され、時刻ｔ３でＰＬＬ制御信号発
生器に２値化再生信号ＲＦ２が入力されても、時刻ｔ３
での周波数制御信号ＦＣの電圧が動作点電圧Ｖｒｅｆ２
に近いので、ＰＬＬ引き込み同期信号２００が入力され
ている時刻ｔ４までに周波数制御信号ＦＣが動作点Ｖｒ
ｅｆ２に達することができる。即ち、時刻ｔ４までに２
値化再生信号ＲＦ２とサンプリングクロックＳＣとの同
期をとることができるので、データ読み出し開始位置信
号２０１を確実に検出し、データを正確に読みとること
ができる。

【００４７】なお、チャージポンプ／ループフィルタ５
の出力範囲Ｖａは、ダイオードＤ３の順方向立ち上がり
電圧をＶｄｆとすると、Ｖｐ≦Ｖａ≦Ｖｒｅｆ２＋Ｖｄｆ …（６）となる。また、チャージポンプ／ループフィルタ５の動
作点をＶｒｅｆ２としたが、光スポットの走査速度変動
による再生信号ＲＦのジッターに追随できる範囲が、
（６）式の範囲内に入るような動作点であればよい。更
に、バイアス電流の流れる方向がアンプの入力端子から
流れ出る方向であったが、バイアス電流がアンプの入力
端子に流れ込むアンプにも適用可能である。加えて、ダ
イオードＤ３のアノード端子をアンプＡ１の出力と接続
したが、ダイオードＤ３のカソード端子をアンプＡ１の
出力と接続してもよく、この場合、チャージポンプ／ル
ープフィルタ５の出力範囲Ｖａはアンプのハイレベル飽
和電圧をＶｈとすると、Ｖｒｅｆ２−Ｖｄｆ≦Ｖａ≦Ｖｈ …（７）となる。

【００４８】図３は本発明の第２の実施形態の構成を示
す回路図である。本実施形態では、チャージポンプ／ル
ープフィルタ５を構成するアンプＡ１の帰還ライン上の
コンデンサＣ１と並列にバイパス手段としてスイッチＳ
Ｗ１が接続されている。スイッチＳＷ１は再生制御信号
／ＲＺにより駆動され、再生制御信号／ＲＺがハイレベ
ルの区間でオン、ローレベルの区間でオフするように駆
動される。ここで、再生制御信号／ＲＺは不図示のＭＰ
Ｕから出力され、情報再生時にローレベルとなり、情報
再生時以外はハイレベルとなる信号である。その他の構
成は図１と同じである。

【００４９】次に、第２の実施形態の動作を図４を参照
して詳細に説明する。図４は図２と同様に逆方向から再
生し、再生動作を終了した後しばらく停止し、再度順方
向から再生を開始したときのチャージポンプ／ループフ
ィルタ５の出力である周波数制御信号ＦＣの変化を示す
図である。図４においても周波数制御信号ＦＣがアンプ
Ａ１に入力されている参照電圧ｒｅｆ２と同じ電圧Ｖｒ
ｅｆ２が動作点、つまりＶｒｅｆ２で電圧制御発振器１
２６が２値化再生信号ＲＦ２の周波数の４倍で発振す
る。

【００５０】情報再生時は再生制御信号／ＲＺがローレ
ベルとなるので、スイッチＳＷ１はオフするように駆動
されている。図４の時刻ｔ１でＰＬＬ制御信号発生器に
再生信号ＲＦが入力されなくなると、チャージポンプ／
ループフィルタ５を構成するアンプＡ１のバイアス電流
Ｉｂのみが図３の矢印の方向にＤＣ的に流れ、コンデン
サＣ１が充電され始める。情報の再生が終了すると、不
図示のＭＰＵは時刻ｔ２で再生制御信号／ＲＺをハイレ
ベルとする。再生制御信号／ＲＺがハイレベルとなる
と、スイッチＳＷ１がオンとなるように駆動されるの
で、コンデンサＣ１がスイッチＳＷ１によって短絡され
る。従って、コンデンサＣ１に充電された電荷が放電す
るので、時刻ｔ２でＶｆ１まで低下した周波数制御信号
ＦＣの電圧が時刻ｔ３には電圧Ｖｆ０まで上昇する。電
圧Ｖｆ０は参照電圧ｒｅｆ２と同じ電圧Ｖｒｅｆ２から
バイアス電流Ｉｂによる抵抗Ｒ３での電圧降下Ｉｂ・Ｒ
３だけ低下した電圧である。一般的には無視できる電圧
であるので、Ｖｆ０≒Ｖｒｅｆ２と考えてよい。

【００５１】従って、再び再生動作が開始され、不図示
のＭＰＵが時刻ｔ４で再生制御信号／ＲＺをローレベル
とすると、スイッチＳＷ１はオフするが、再生信号ＲＦ
が入力されないので、チャージポンプ／ループフィルタ
５を構成するアンプＡ１のバイアス電流Ｉｂが図３の矢
印方向にＤＣ的に流れ、コンデンサＣ１が充電され始め
る。この時、ＰＬＬ制御信号発生器に２値化再生信号Ｒ
Ｆ２が入力される時刻ｔ５での周波数制御信号ＦＣの電
圧Ｖｆ２は時刻ｔ４〜ｔ５間が十分短くコンデンサＣ１
に対する充電量が少ないので、動作点電圧Ｖｒｅｆ２に
近い。よって、ＰＬＬ引き込み同期信号２００が入力さ
れている時刻ｔ６までに周波数制御信号ＦＣが動作点Ｖ
ｒｅｆ２に達することができる。即ち、時刻ｔ６までに
２値化再生信号ＲＦ２とサンプリングクロックＳＣとの
同期をとることができ、第１の実施形態と同様にデータ
読み出し開始位置信号２０１を確実に検出でき、データ
を正確に読みとることができる。

【００５２】このように第２の実施形態では、コンデン
サＣ１に対する充電量が時刻ｔ４〜ｔ５間の時間に依存
するので、時刻ｔ４〜ｔ５間を更に短くすることによ
り、バイアス電流が比較的大きい安価なアンプを使用す
ることができる。なお、第２の実施形態のチャージポン
プ／ループフィルタ５の出力範囲はアンプＡ１の出力電
圧範囲となる。また、第２の実施形態ではチャージポン
プ／ループフィルタ５の動作点をＶｒｅｆ２としたが、
光スポットの走査速度変動による再生信号ＲＦのジッタ
ーに追随できる範囲が、アンプＡ１の出力電圧範囲内に
入るような動作点であればよい。更に、第２の実施形態
では、バイアス電流の流れる方向がアンプの入力端子か
ら流れ出る方向であったが、バイアス電流がアンプの入
力端子に流れ込むアンプの場合にも適用することができ
る。

【００５３】また、第１、第２の実施形態では、光学的
情報記録媒体に光学的に記録されたデジタル情報を光ビ
ームを走査することによって再生された再生信号ＲＦを
入力信号とするサンプリング装置を例としたが、本発明
はこれに限ることなく、例えば映像を伝送し、水平同期
信号や垂直同期信号等を含むビデオ信号から、このビデ
オ信号に同期したサンプリングクロックを生成して、映
像をサンプルするような場合にも適用可能である。この
ようなサンプリング装置を使用してビデオ信号の編集を
行えば、無信号状態がしばらく続いた後、ビデオ信号が
入力されても、直ちにビデオ信号をサンプリングするこ
とが可能となるので、編集されたビデオ信号を再生した
ときに映像が乱れることがない。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｐ
ＬＬ制御信号発生器内の低域通過フィルタの帰還回路を
構成するコンデンサと並列にバイパス手段を設けている
ので、入力信号の休止期間にアンプのバイアス電流がコ
ンデンサを充電することによりアンプが飽和することが
なくなり、再び入力信号が入力されたときに確実に入力
信号のサンプリングを行うことができる。また、バイパ
ス手段をダイオードとすることにより、簡単な構成でア
ンプが飽和することを防止でき、バイパス手段を入力信
号が休止期間にオンするスイッチ素子とすることによ
り、バイアス電流の大きい安価なアンプを使用すること
ができる。

【００５５】更に、光学的情報記録媒体に光学的に記録
されたデジタル情報を光ビームを走査して再生する場
合、再生動作停止時にアンプが飽和することがなくなる
ので、再び情報の再生を行ったときに確実に情報の再生
を行うことができる。また、映像を伝送するビデオ信号
をサンプリングする場合には、無信号状態がしばらく続
いた後に、ビデオ信号が入力されても直ちにビデオ信号
をサンプリングすることが可能となるので、映像の乱れ
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるサンプリング装置の第１の実施形
態の構成を示すブロック図である。

【図２】図１のサンプリング装置の動作を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック
図である。

【図４】図３のサンプリング装置の動作を示す図であ
る。

【図５】代表的な光学的情報記録再生装置の光学系の構
成を示すブロック図である。

【図６】光カード及び光カードの領域に対する走査速度
の関係を示す図である。

【図７】光カードのデータフォーマットの例を示す図で
ある。

【図８】図６の光カードの一部を拡大して示す図であ
る。

【図９】図５の光検出器１０９の詳細と情報再生信号、
トラッキング制御信号及びフォーカス制御信号を生成す
る信号処理回路を示す図である。

【図１０】従来例のサンプリング装置の構成を示す図で
ある。

【図１１】図１０のサンプリング装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図１２】従来のサンプリング装置の問題点を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１コンパレータ３Ｄタイプフリップフロップ４位相比較器５チャージポンプ／ループフィルタ６電圧制御発振器７分周器Ａ１アンプＣ１コンデンサＤ１，Ｄ２，Ｄ３ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｒ３抵抗ＳＷ１スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号に同期したサンプリングクロッ
クを生成するＰＬＬ制御信号発生器を有し、生成された
サンプリングクロックで前記入力信号をサンプリングす
るサンプリング装置において、前記入力信号は休止期間を含み、前記ＰＬＬ制御信号発
生器は入力信号とサンプリングクロックの位相を比較し
て位相比較信号を生成する位相比較器と、前記位相比較
信号を入力とし、コンデンサを帰還回路とする増幅器で
構成された低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタ
の出力電圧に応じた周波数のサンプリングクロックを生
成する電圧制御発振器とを備え、前記低域通過フィルタ
の帰還回路を構成するコンデンサと並列に前記コンデン
サをバイパスするためのバイパス手段を設けたことを特
徴とするサンプリング装置。
【請求項２】前記バイパス手段は、ダイオードである
ことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項３】前記バイパス手段は、前記入力信号の休
止期間にオンするスイッチ素子であることを特徴とする
請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項４】前記入力信号は光学的情報記録媒体に光
学的に記録されたデジタル情報を光ビームを走査するこ
とによって再生された信号であることを特徴とする請求
項１に記載のサンプリング装置。
【請求項５】前記入力信号は映像を伝送するビデオ信
号であることを特徴とする請求項１に記載のサンプリン
グ装置。