JP2005346881A - 周波数成分判別回路、周波数成分判別方法および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
周波数成分判別回路に入力される信号の中心周波数成分が変化した場合、周波数の変化にフィルタの周波数特性の変化が伴わない場合があった。
【解決手段】
本発明の周波数成分判別回路は、全体として周期性を有するアナログ波形から周波数信号を生成するための周波数成分判別回路であって、入力信号の通過帯域を制限する帯域通過フィルタと、入力信号あるいは帯域通過フィルタの出力信号が選択的に与えられ、与えられた信号から周波数信号を生成する周波数抽出回路とを有し、帯域通過フィルタは周波数抽出回路が出力する周波数信号に基づいてＢＰＦの通過帯域の中心周波数を入力信号に最も多く含まれる周波数成分に近づける。
【選択図】 図１

Description

本発明は入力された信号から周波数成分を判別する回路に関し、特に入力される信号に最も多く含まれる周波数成分が変動しうる場合に、この周波数成分に対応する信号を生成する周波数成分判別回路に関する。

情報記録媒体であるＤＶＤ系の光ディスクとして、ＤＶＤ−ＲＷディスク、ＤＶＤ＋ＲＷディスク等の記録可能な光ディスクがある。これらのＤＶＤ系の光ディスクは、直径が１２ｃｍであって外形が同一とされている。また、ＤＶＤ系の光ディスクドライブとして、記録再生を行う光ディスク記録再生装置や再生のみを行う光ディスク再生装置がある。

上述したようにＤＶＤ系の光ディスクは外形が同一であることから、上述したＤＶＤ系の光ディスク記録再生装置や光ディスク再生装置には特性等が異なる数種類の光ディスクが装着されることとなる。したがって、装置側では、装着された光ディスクの判定をし、その判定結果に基づいて装着された光ディスクを取り扱うことが必要となる。

そこで、従来から光ディスク装置では光ディスクの種類によって異なるウォブル周波数を検出することにより、光ディスクの種類の判別を行うことが示され、このウォブル周波数を検出するための装置が提案されている。

特許文献１に記載の技術では、光ディスクより読み出された信号からウォブル周波数の周波数成分を最も多く有するプッシュプル信号が生成され、そのプッシュプル信号から光ディスクの隣接するトラックからの信号漏れなどによるノイズ成分を除去してウォブル周波数を特定するためのウォブル検出部が示されている。特許文献1に記載の技術ではウォブル信号に対応する周波数の信号を出力するウォブル検出部に、複数種類の帯域通過フィルタが備えられている。

この複数種類のフィルタはそれぞれ、その中心周波数が異なるように設定され、それぞれに光ディスクの種類を判定する元となるプッシュプル信号が入力されている。プッシュプル信号が最も多く有する周波数成分はウォブル周波数の成分であるため、ウォブル周波数に対応する中心周波数を有する帯域通過フィルタの検出レベルが高くなり、他の帯域通過フィルタの検出レベルは低くなる。特許文献1に記載された技術では、この検出レベルの差を利用してプッシュプル信号に最も多く含まれる成分であるウォブル周波数を判別し、装着された光ディスクの判定が行われる。
特開２００２−１０００４１号公報

上述の特許文献１に記載の技術では、ウォブル信号に対応する入力された信号に最も多く含まれる周波数成分を判別するために複数種類のフィルタを用意しなければならず、回路面積の増大につながっていた。また、入力される信号に最も多く含まれる周波数成分が変化した場合、周波数成分の変化にフィルタの周波数特性の変化が伴わない場合があった。

本発明の周波数成分判別回路は、全体として周期性を有するアナログ入力信号から、該アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分に対応する周波数信号を生成するための周波数成分判別回路であって、前記アナログ入力信号の通過帯域を制限する帯域通過フィルタと、前記アナログ入力信号あるいは前記帯域通過フィルタの出力信号が選択的に与えられ、与えられた信号から周波数信号を生成する周波数抽出回路とを有し、前記帯域通過フィルタは、前記周波数抽出回路が出力する前記周波数信号に基づいて通過帯域の中心周波数を前記アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分に近づけるものである。

このような構成により、アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分の変化に、帯域通過フィルタの中心周波数を追従させることが可能となる。

前記周波数信号判別回路はさらに、前記アナログ入力信号あるいは前記帯域通過フィルタの出力信号の一方を選択して前記周波数抽出回路に入力するスイッチを有する構成とすることが可能である。この構成によりアナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分が不明な場合は入力された信号の周波数成分を変えずに前記周波数抽出回路に信号入力をすることが可能である。

また、前記スイッチは前記周波数抽出回路の出力するロック信号に基づいて前記アナログ入力信号あるいは前記帯域通過フィルタの出力信号の一方を選択するように動作してもよい。この動作により上記の追従の動作が周波数抽出回路の出力の状態に応じて実行される。

前記周波数成分判別回路はさらに、前記周波数抽出回路の出力する周波数信号に基づいて前記帯域通過フィルタの中心周波数を制御する制御クロック信号を生成する制御クロック信号生成回路を有することで、制御クロック生成回路により帯域通過フィルタの中心周波数が確実に設定されることが可能となる。

また、前記周波数抽出回路は位相同期回路と、前記位相同期回路の出力する前記周波数信号の周波数が所定の安定状態になった場合に前記ロック信号を出力するロック検出回路とを有することにより、前記スイッチの切り替えが確実に行われることが可能となる。

一方、本発明の情報記録再生装置では、光ディスク装置のウォブル検出部に上記の周波数成分判別回路が用いられている。このことによりウォブル周波数の変化に帯域通過フィルタの中心周波数を追従させることが可能となる。

さらに情報記録再生装置では、装着された光ディスクのウォブルに対応した信号を生成し、前記ウォブル検出部に出力するウォブル信号再生部と、前記ウォブル検出部の出力する周波数信号に基づいて、前記装着された光ディスクの種類を判定するディスク判定部とを有することが可能である。この構成により装着された光ディスクを確実に判別することが可能となる。

また、本発明の周波数成分抽出方法では、全体として周期性を有するアナログ入力信号が入力され、前記アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分に基づいた第１の周波数信号を生成する工程と、前記第１の周波数信号に基づいて、アナログ入力信号の第１の周波数領域内の周波数成分を有する信号を抽出して第２の周波数信号を生成する工程と、前記第２の周波数信号の生成に基づいて前記第１の周波数領域よりも狭い第２の周波数領域内の周波数成分を抽出して第３の周波数信号を生成する工程とを有する。これらの工程によりアナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分を確実に抽出することが可能である。

周波数成分判別回路において、複数の帯域通過フィルタを用いることなく、入力信号に最も多く含まれる周波数成分を判別することが可能となる。また、入力信号の周波数成分の変化に帯域通過フィルタの中心周波数を追従させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態の周波数成分判別回路１０のブロック図である。この周波数成分判別回路１０は、アナログ波形が入力され、入力されたアナログ信号に最も多く含まれる周波数成分を特定し、その周波数成分に対応する信号を出力する回路である。

図１に示すように、この周波数成分判別回路１０は、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと称する）１１と、ＢＰＦ１１を制御する制御クロック生成回路１２を有している。さらに、周波数成分判別回路１０は、スイッチ１３、２値化回路１４、周波数抽出回路１５、制御クロック信号生成回路１６を有している。

ＢＰＦ１１には、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮおよび制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫが入力されている。ＢＰＦ１１は、ある周波数を中心として所定の範囲内の周波数成分の信号を通過させる帯域通過フィルタである。本実施の形態では、ＢＰＦ１１はスイッチトキャパシタで構成したフィルタ（ＳＣＦ）であり、通過帯域の中心周波数ｆ_０は制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫに基づいて定められる。また、このＢＰＦ１１の通過帯域は制御回路１２により定められる。つまり、ＢＰＦ１１は、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮのうち、制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫにより定められる中心周波数ｆ_０を中心として、制御回路１２により定められた通過帯域の周波数成分の信号を通過させ、帯域外の周波数成分の信号は通過させないフィルタである。

制御回路１２は上述のとおりＢＰＦ１１の特性を制御する信号を生成する回路であり、ＢＰＦ１１の通過帯域を制御する回路である。スイッチ１３はアナログ入力信号Ｓ_ＩＮがＢＰＦ１１を通過して２値化回路１４に入力されるルートと、ＢＰＦ１１を通過せずに２値化回路１４に入力されるルートを切り替えるスイッチである。２値化回路１４は入力された信号を２値化し、周波数抽出回路１５へと出力する回路である。

周波数抽出回路１５には、スイッチ１３が選択したルートに基づいて、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮあるいはＢＰＦ１１を通過した信号を２値化した信号が入力される。周波数抽出回路１５は入力された信号に最も多く含まれる周波数成分に対応する周波数の周波数信号を出力する。この実施の形態で周波数抽出回路１５は、図６に示すように位相同期回路（ＰＬＬ）１５１およびロック検出回路１５２から形成されている。

ＰＬＬ１５１には２値化回路から出力された信号が入力されている。ＰＬＬ１５１は、周知の位相比較器や電圧制御発振器などから構成された回路であり、入力された信号とＰＬＬ１５１の出力信号との位相差に基づいた信号を出力する。ＰＬＬ１５１は、信号が入力され始めてから、ある程度時間が経過した段階でその出力する信号の周波数が安定する。この出力信号の周波数が安定するまでの時間は入力される信号のノイズなどにより異なるものの、最終的にはアナログ入力信号が最も多く有している周波数成分に対応する。この周波数が安定した段階のＰＬＬの出力信号が第1の周波数信号に相当する。

ロック検出回路１５２はＰＬＬの出力する周波数が所定の安定状態になったことを検出してロック信号Ｓ_ＬＯＣＫを出力する回路である。このロック検出回路１５２はＰＬＬ１５１内の電圧制御発振器に与えられる電圧の変動値が所定範囲内に収まったことを受けてロック信号Ｓ_ＬＯＣＫを出力することなどで構成が可能である。

制御クロック信号生成回路１６は上述の制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫを生成する回路である。制御クロック信号生成回路１６には周波数抽出回路１５の出力する周波数信号が入力され、逓倍、分周などの処理を施して制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫを出力する。この処理はＢＰＦ１１が与えられた制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫに対して、どのように中心周波数が変化するかという特性に応じて定められるものである。制御クロック信号生成回路１６は、周波数信号の周波数に基づいて、ＢＰＦ１１の中心周波数ｆ_０が周波数抽出回路の出力する周波数信号の周波数と実質的に同じになるように制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫを生成する。

実施の形態の周波数成分判別回路１０には、全体として周期性を有しながらその中に最も多く含まれる周波数成分が変動しうるアナログ波形が入力される。この場合、入力される信号は例えば、光ディスクのウォブル信号を含む信号であり、その信号からウォブル信号以外の成分を除去してウォブル信号の周波数を特定し、その周波数信号を出力する場合などに、この周波数成分判別回路１０が利用可能である。以下、この周波数成分判別回路の動作を説明する。

アナログ入力信号Ｓ_ＩＮが入力された直後の初期状態（第１ステップ）では、その中心周波数が不明であるため、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮが直接２値化回路１４に入力されるようにスイッチ１３が設定される。（図１においてスイッチ１３は上側に選択される）

周波数抽出回路１５内のＰＬＬ１５１は、２値化回路１４の出力を受けて位相同期ループを形成することで、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮに含まれる最大の周波数成分に対応する周波数信号を生成する。また、周波数抽出回路１５からの周波数信号をもとに、制御クロック信号生成回路１６が、制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫを生成する。この制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫに基づいてＢＰＦの中心周波数ｆ_０が決定される。この場合、例えば上述したようなウォブル信号を有する信号であれば、光ディスクの種類によって定められた値であるウォブル周波数近辺の周波数となる。ただし、この段階では、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮに含まれるノイズなどの影響により周波数抽出回路１５内でＰＬＬ１５１が安定する周波数はアナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分を正確に示すとは限らない。したがって、第１ステップにより周波数抽出回路１５から出力される周波数信号を第１の周波数信号として以下の第２ステップに進む。

第２ステップとして、スイッチ１３が切り替えられることにより、ＢＰＦ１１を通過した信号が２値化回路１４から周波数抽出回路１５へと入力される。このスイッチの切り替えはロック信号Ｓ_ＬＯＣＫに基づいて行われる。このロック信号Ｓ_ＬＯＣＫは、第１ステップでＰＬＬ１５１の出力信号（周波数抽出回路の出力信号）が所定の安定状態になった時に出力される。ＢＰＦ１１では、その中心周波数ｆ_０を中心とした通過帯域外の、高周波成分、低周波成分をアナログ入力信号Ｓ_ＩＮからカットすることができる。ＢＰＦ１１を通過したアナログ入力信号Ｓ_ＩＮは、所定量のノイズがカットされた状態で２値化回路１４から周波数抽出回路１５に入力される。したがって、２値化回路１４の出力する信号の最大の周波数成分に対応する周波数でＰＬＬ１５１の出力はロックする。

なお、上述のとおり、第２ステップにおける最初のＢＰＦ１１の中心周波数ｆ_０は、第１ステップでＢＰＦ１１を通過させずに周波数抽出回路１５に入力されたアナログ入力信号Ｓ_ＩＮで最大と判定された周波数成分（第１の周波数信号）に基づいている。より正確に入力信号に最も多く含まれる周波数成分を検出するために、この第２ステップでは第１の通過帯域としてＢＰＦ１１の通過帯域をやや広めに設定し、ＢＰＦ１１を通過した信号に基づいて周波数抽出回路１５の出力する周波数から正確に最大の周波数成分を検出する。具体的にはＢＰＦ１１の通過帯域を示す値Ｑを０．５程度の設定とする。なお、このＱの値は以下の式で定められる。
Ｑ＝ｆ_０／（ｆ_Ｈ−ｆ_Ｌ）
ここで、ｆ_０はＢＰＦ１１の中心周波数であり、ｆ_Ｈは中心周波数から-3dB時の上限周波数、ｆ_Ｌは中心周波数から-3dB時の下限周波数である。

この第２ステップによって、周波数抽出回路１５に入力される信号はＢＰＦ１１のＱ値に基づいて所定量のノイズ成分が除去されアナログ入力信号Ｓ_ＩＮに最も多く含まれる周波数成分に対応する部分が占める割合がより大きくなる。ノイズがカットされ、周波数成分の比率が高くなるので周波数抽出回路１５内のＰＬＬ１５１は入力信号Ｓ_ＩＮに最も多く含まれる周波数成分に正確に対応する第２の周波数信号を生成する。この第２の周波数信号の示す周波数が制御クロック信号生成回路１６を介してＢＰＦ１１の中心周波数ｆ_０として設定される。

この後、第３ステップとして、入力信号に最も多く含まれる周波数成分での信号／雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させるため、ＢＰＦ１１の通過帯域を狭くし、第２の通過帯域とする。詳細には上述の式におけるＱの値をＱ＝０．５からＱ＝４程度とすることで良好なＳ／Ｎ比を得ることが可能となる。なお、この第２ステップから第３ステップへの移行は、第２ステップに移行した後に経過した時間に基づいて行われる。まず、第１ステップから第２ステップに移行するロック信号Ｓ_ＬＯＣＫに基づいて、図示されていない内部のタイマーがリセットされる。その後、内部のタイマーに設定された時間が経過したことに基づいて、制御回路１２がＢＰＦ１１のＱ値を変化させる。なお、この内部タイマーに設定された時間は数μＳＥＣ〜数ｍＳＥＣ程度であり、周波数抽出回路１５の特性やＢＰＦ１１の特性に基づいて適宜決定される。このＱ値を変化させる信号は、上述の設定された時間に基づいて図１に示す制御回路１２により生成され、ＢＰＦ１１に与えられる。この第３ステップの結果、ＢＰＦ１１を通過したアナログ入力信号のノイズ成分が十分に除去される。第３ステップ後の周波数抽出回路１５により生成される第３の周波数信号が最終的に周波数成分判別回路１０により抽出された周波数信号として後段の回路に出力される。

なお、周波数抽出回路１５が出力する周波数信号は、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮの最大の周波数成分からノイズ成分を除去した周波数信号である。したがって、アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分が未知の場合でも、第１ステップ、第２ステップで段階的にノイズを除去していくことで確実に入力信号に最も多く含まれる周波数成分に対応する信号生成が可能である。また、ＢＰＦの中心周波数ｆ_０は、周波数抽出回路１５の出力する周波数信号に基づいて定められている。したがって、アナログ入力信号Ｓ_ＩＮの有する周波数成分の分布が変動しても、それに追従するように周波数信号の周波数が変化し、ＢＰＦ１１の通過帯域も変化する。したがって、複数のＢＰＦなどを用意することなく、確実に入力された信号に最も多く含まれる周波数成分の検出が可能であり、その変動にも追従できる。

以下、図面を参照して本発明の周波数成分判別回路１０を情報記録再生装置である光ディスク装置のウォブル信号の検出に用いた場合について詳細に説明する。ウォブル信号は光ディスクの記録面の溝（グルーブ）に沿って設けられたウォブルに基づいて発生する信号である。光ディスクから読み出される信号はこのウォブルの周波数に基づいて、ウォブル信号と情報信号とが重ねあわされた信号となっている。ここで、ウォブル周波数は例えばＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどのメディアの種類によって異なるため、このウォブル信号によって光ディスクの種類を判別することなどが可能である。図２は本発明の光ディスク装置の一部の構成を示す図である。

光ディスク装置１００は、装着された光ディスク１０１を回転駆動するためのスピンドルモータ１０２と、半導体レーザ、対物レンズ、フォトディテクタ等から構成される光ピックアップ１０３と、この光ピックアップ１０３を光ディスク１０１の半径方向に移動させるための送りモータ１０４とを有している。この場合、光ピックアップ１０３の半導体レーザから照射されたレーザビームが光ディスク１０１の記録面で反射され、その反射光が光ピックアップ１０３を構成するフォトディテクタに検出される。

また、光ディスク装置１００は、ドライブ全体の動作を制御するコントローラ１０５と、サーボコントローラ１０６とを有している。サーボコントローラ１０６は、光ピックアップ１０３におけるトラッキングやフォーカスを制御し、また送りモータ１０４の動作を制御する。さらに、サーボコントローラ１０６はスピンドルモータ１０２の回転を制御する。

また、光ディスク装置１００は、光ピックアップ１０３を構成するフォトディテクタの出力信号を処理して再生ＲＦ信号Ｓ_ＲＦ、フォーカスエラー信号Ｓ_ＦＥ、トラッキングエラー信号Ｓ_ＴＥおよびプッシュプル信号Ｓ_ＰＰを作成するＲＦアンプ部１０７を有している。ここで、フォーカスエラー信号Ｓ_ＦＥは、アスティグマ法（非点収差法）によって作成される。また、トラッキングエラー信号Ｓ_ＴＥは、再生時にはＤＰＤ法（位相差法）によって作成され、記録時にはプッシュプル法によって作成される。

このようにＲＦアンプ部１０７で作成されるフォーカスエラー信号Ｓ_ＦＥおよびトラッキングエラー信号Ｓ_ＴＥはサーボコントローラ１０６に供給され、このサーボコントローラ１０６では、これらのエラー信号を用いて、上述したように光ピックアップ１０３におけるトラッキングやフォーカスを制御する。

また、光ディスク装置１００は、ＲＦアンプ部１０７で作成された再生ＲＦ信号Ｓ_ＲＦの２値化スライス、その後の信号生成回路(Phase-Locked Loop)による同期データの生成等、一連のアナログ信号処理を行うリードチャネル部１０８と、リードチャネル部１０８で生成された同期データの復調、その後の誤り訂正等の処理を行う復調／ＥＣＣ部１０９とを有している。この復調／ＥＣＣ部１０９の出力データは、図示しない再生データ処理回路に供給される。

また、光ディスク装置１００は、アドレス処理部１１０を有している。このアドレス処理部１１０は、再生ＲＦ信号Ｓ_ＲＦよりリードチャネル部１０８で抽出されるアドレス情報をコントローラ１０５に転送する。また、プッシュプル信号Ｓ_ＰＰを処理してアドレス情報を得て、このプッシュプル信号から得られたアドレス情報もコントローラ１０５に転送する

さらに、光ディスク装置１００は、ＲＦアンプ部１０９で作成されたプッシュプル信号Ｓ_ＰＰよりウォブル信号を検出するウォブル検出部１１１を有している。

以上のような構成を有する光ディスク装置１００において、装着された光ディスク１０１からウォブルに対応させた信号を再生し、この再生された信号からウォブル周波数に対応する周波数を有する信号を生成する動作、またウォブル信号から情報記録媒体であるディスクの種類を判別するについて以下に説明する。

ここで、光ピックアップ１０３を構成するフォトディテクタとしては、図３に示すように、４分割フォトディテクタＰＤが用いられている。このフォトディテクタＰＤには、光ディスク１０１からの戻り光によるスポットＳＰが形成される。フォトディテクタＰＤを構成する４個のフォトダイオードＤａ〜Ｄｄの検出信号をＳａ〜Ｓｄとするとき、上述のプッシュプル信号Ｓ_ＰＰは、以下の演算によって得られる。

検出信号Ｓａ，Ｓｄが加算器１２１で加算されると共に、検出信号Ｓｂ，Ｓｃが加算器１２２で加算される。そして、減算器１２７で加算器１２１の出力信号より加算器１２２の出力信号が減算されて、プッシュプル信号Ｓ_ＰＰが得られる。つまり、Ｓ_ＰＰ＝（Ｓａ＋Ｓｄ）−（Ｓｂ＋Ｓｃ）となる。

さらに詳細には、検出信号Ｓａ，Ｓｄが加算器１２１で加算された後、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２３を通過してＡｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＧＣ）回路１２５に与えられる。検出信号Ｓｂ，Ｓｃも加算器１２２で加算された後、ＨＰＦ１２４を通過してＡＧＣ回路１２６に与えられる。このときＨＰＦ１２３，１２４ではＳａ〜Ｓｄに含まれる直流成分の除去が行われる。ＡＧＣ回路ではそれぞれＳａ＋Ｓｄ，Ｓｂ＋Ｓｃの信号の振幅レベルが調整され、Ｓａ＋Ｓｄの信号とＳｂ＋Ｓｃの信号の振幅レベルが等しくされる。その後、振幅レベルが調整されたＳａ＋ＳｄおよびＳｂ＋Ｓｃに対応する信号が減算器１２７に与えられる。減算器１２７では同相であるＲＦ信号は除去され逆相であるウォブル信号のみ現れたプッシュプル信号Ｓ_ＰＰが生成される。この図３に示す回路がこの実施の形態におけるウォブル信号再生部に対応し、後述するウォブル検出部１１１に、このプッシュプル信号Ｓ_ＰＰが供給される。

図４は、本発明の光ディスク装置１００におけるウォブル検出部１１１の構成を示している。ウォブル検出部１１１にはアナログ入力信号としてプッシュプル信号Ｓ_ＰＰが与えられている。また周波数抽出回路１３５の出力がコントローラ１０５に出力されている。ウォブル検出部１１１はＢＰＦ１３１、制御回路１３２、スイッチ１３３、２値化回路１３２および周波数抽出回路１３５を有している。図４に示す回路は図１に示した周波数成分判別回路１０と同様のものであるため、各構成要素の詳細な説明は省略する。なお、周波数抽出回路１３５は入力された信号が最も多く有している周波数成分に対応する周波数信号を生成する回路である。以下の説明で周波数抽出回路１３５は、図６と同様、ＰＬＬおよびロック検出回路を有するものとするが、他の構成により実施することも可能である。

ここで、上述のように構成された光ディスク装置１００におけるディスク判定の基本動作について、ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷの判別を例にして説明する。なお、以降の説明はウォブル検出部１１１の動作を中心に説明する。図５はこのディスク判定動作の後述する各ステップにおいて、周波数抽出回路１３０に入力される信号の周波数の帯域を示したものである。図５においてｆ_０−で示される周波数はＤＶＤ−ＲＷのウォブル周波数とし、ｆ_０＋で示される周波数はＤＶＤ＋ＲＷのウォブル周波数であるとする。なお２値化回路１３４に入力される信号も図５に示される信号の帯域と同等の帯域の信号が入力されており、２値化されているかどうかの点でのみ信号が異なっている。

以後の基本動作の説明に関しては、ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷは１倍速で回転駆動されるものとし、回転速度の変化によるウォブル周波数の変化については考えないものとして説明する。なお、光ディスクの回転速度が変化した場合については後に説明する。

この実施の形態の光ディスク装置１００では、光ディスク１０１を駆動する初期段階（第１ステップ）、つまり光ディスク１０１が装着された直後において、プッシュプル信号Ｓ_ＰＰがＢＰＦ１３１を通過せず、直接２値化回路１３４に入力されるようにスイッチ１３３が設定される。（図４においてスイッチ１３３は上側に選択される）ＢＰＦ１３１を通過せずに２値化回路１３４に供給されたプッシュプル信号Ｓ_ＰＰは、２値化され周波数抽出回路１３５に入力される。このとき周波数抽出回路１３５に入力される信号の周波数成分の下限値、上限値はプッシュプル信号Ｓ_ＰＰが持ちえる周波数成分の下限値、上限値にほぼ一致する。この低域側の下限値は図３に示したＨＰＦ１２３，１２４のカットオフ周波数によって定められ、広域側の上限値は図３の減算器１２７の特性に基づいて定められる。

つまりこの段階では、装着された光ディスク１０１の判別が行われていないため、約２ＫＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数成分を有する信号が周波数抽出回路１３５に入力される。（図５（ａ）参照）

ここで、光ディスク１０１がＤＶＤ−ＲＷであった場合、そのウォブル周波数は１４５ＫＨｚである。したがって、ＢＰＦ１３１を通過せずに２値化され、周波数抽出回路１３５に入力された信号は、多くのノイズ成分を含むものの、１４５ＫＨｚ付近の周波数成分が最大となる。そのため、周波数抽出回路１３５はその第1の周波数信号としての出力が１４５ＫＨｚ付近となる。光ディスクがＤＶＤ＋ＲＷであった場合は、そのウォブル周波数が８１７ＫＨｚであるため、周波数抽出回路１３５は８１７ＫＨｚに近い値の第１の周波数信号を出力する。

この第１ステップで、周波数抽出回路１３５の出力する第１の周波数信号の周波数が安定した段階で、周波数抽出回路１３５はロック信号Ｓ_ＬＯＣＫを出力する。このロック信号Ｓ_ＬＯＣＫに基づいて、スイッチ１３３が切り替えられる。つまり、プッシュプル信号Ｓ_ＰＰは、ＢＰＦ１３１を通過して２値化回路１３４および周波数抽出回路１３５に入力されるようになる。また、このとき、周波数抽出回路１３５が周波数信号は制御クロック信号生成回路１３６によって、ＢＰＦ１３１を制御するための所定の周波数に変換された後、制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫとしてＢＰＦ１３１に供給される。したがって、ＢＰＦ１３１の通過帯域の中心周波数ｆ_０は第１の周波数信号に基づいて定められるものであり、周波数信号の周波数と実質的に等しくなる。

第１ステップの動作をまとめると、ＢＰＦ１３１を通過しないプッシュプル信号Ｓ_ＰＰに基づいて周波数抽出回路１３５の出力する周波数信号の示す周波数が安定する。周波数抽出回路１３５が安定したことに応じてスイッチ１３４が切り替えられる。このとき、周波数抽出回路１３５の出力する第1の周波数信号に基づいて、ＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０も決定される。スイッチ１３３が切り替わることにより、ＢＰＦ１３１を通過したプッシュプル信号Ｓ_ＰＰが周波数抽出回路１３５に入力される。上述のＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０は基本的に周波数抽出回路１３５が安定した時の出力周波数とほぼ等しい値に設定される。このとき周波数抽出回路１３５が出力する周波数はノイズなどの影響により正確なウォブル周波数を反映していない場合もあるが、プッシュプル信号Ｓ_ＰＰは、ウォブル信号に対応する周波数成分が最大の信号であるため、光ディスク１０１のウォブル周波数近辺で周波数抽出回路１３５の出力は安定する。

スイッチ１３３がＢＰＦ１３１を通過する側に切り替えられたことで、この光ディスク装置１００は、光ディスクを判別するための次の段階（第２ステップ）へと移行する。光ディスクを判別する動作の第２ステップでは、ウォブル検出部１１１に入力されたプッシュプル信号Ｓ_ＰＰは、ＢＰＦ１３１を通過して、２値化回路１３４に入力され、その後周波数抽出回路１３５へと入力される。この第２ステップにおいて、ＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０は第１ステップで周波数抽出回路１３５が安定した周波数に基づいて定められている。つまり装着された光ディスク１０１がＤＶＤ−ＲＷの場合は周波数抽出回路１３５が出力する１４５ＫＨｚ近辺の中心周波数ｆ_０―となり、ＤＶＤ＋ＲＷの場合は８１７ＫＨｚ近辺の中心周波数ｆ_０＋となっている。ＢＰＦ１３１では、この中心周波数ｆ_０を中心とした通過帯域外の、高周波成分、低周波成分をプッシュプル信号Ｓ_ＰＰからカットすることができる。ＢＰＦ１３１を通過したプッシュプル信号Ｓ_ＰＰは、所定量のノイズがカットされた状態で２値化回路１３４に入力される。２値化回路１３４の出力信号は周波数抽出回路１３５に入力される。（図５（ｂ）参照）２値化回路１３４の出力する信号の最大の周波数成分であるウォブル周波数に対応する周波数で周波数抽出回路１３５の出力は安定する。

なお、上述のとおり、第２ステップにおける最初のＢＰＦ１３１の中心周波数は、第１ステップでＢＰＦ１３１を通過させずに周波数抽出回路１３５に入力されたプッシュプル信号Ｓ_ＰＰの最大の周波数成分に基づいている。より正確なウォブル周波数を検出するために、この第２ステップでは、第１の通過帯域としてＢＰＦ１３１の通過帯域をやや広めに設定し、ＢＰＦ１３１を通過した信号に基づいて周波数抽出回路１３５の出力する周波数から正確なウォブル周波数を検出する。具体的にはＢＰＦ１３１の通過帯域を示す値Ｑを０．５程度の設定とする。なお、このＱの値を求める式は上述の式と同様である。

この第２ステップによって、周波数抽出回路１３５に入力される信号はＢＰＦ１３１のＱ値に基づいて所定量のノイズ成分が除去されプッシュプル信号Ｓ_ＰＰのウォブル信号に対応する成分がより強調された形となる。そのため周波数抽出回路１３５は正確なウォブル周波数に対応する周波数信号を生成し、この出力周波数が制御クロック信号生成回路１３６を介してＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０として設定される。

この後、第３ステップとして、正確なウォブル周波数での信号／雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させるため、ＢＰＦ１３１の通過帯域を第２の通過帯域として狭くする。（図５（ｃ）参照）

詳細には上述の式におけるＱの値をＱ＝０．５からＱ＝４程度とすることで良好なＳ／Ｎ比を得ることが可能となる。なお、この第２ステップから第３ステップへの移行は、第２ステップに移行した後に経過した時間に基づいて行われる。つまり、第１ステップから第２ステップに移行するロック信号Ｓ_ＬＯＣＫに基づいて、図示されていない内部のタイマーをリセットし、内部のタイマーに設定された時間が経過したことに基づいて、制御回路１３２がＢＰＦ１３１のＱ値を変化させる。なお、この内部タイマーに設定された時間は数μＳＥＣ〜数ｍＳＥＣ程度であり、周波数抽出回路１３５の特性やＢＰＦ１３１の特性に基づいて適宜決定される。このＱ値を変化させる信号は、上述の設定された時間に基づいて図４に示す制御回路１３２により生成され、ＢＰＦ１３１に与えられる。

第３ステップまで終了した後、周波数抽出回路から発生される周波数信号は図２に示すコントローラ１０５に入力され、コントローラ１０５がこの周波数をカウントすることにより、プッシュプル信号Ｓ_ＰＰのウォブル周波数に基づいて光ディスクの判別が行われる。

つまりこの実施の形態の光ディスク装置では、図３に示すウォブル信号再生部で生成されたプッシュプル信号Ｓ_ＰＰに基づいて、図４に示したウォブル検出部から周波数信号が出力される。そして、ディスク判定部に相当するコントローラでは、この周波数信号の周波数に基づいて装着されたディスクの判別が行われる。

なお、図５に示した周波数帯域は、ＤＶＤ−ＲＷを例にしたときの上述の各ステップで２値化回路１３４あるいは周波数抽出回路１３５に入力される信号の周波数帯域であるが、ＤＶＤ＋ＲＷとなった場合でもＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０が変わるのみであり、ＢＰＦ１３１の通過帯域は図５と同様に変化する。

以上、ＤＶＤ−ＲＷあるいはＤＶＤ＋ＲＷが一倍速で回転駆動される例に基づいて、光ディスク１０１の判別の基本動作を説明したが、実際の光ディスク装置ではモータの誤差やＮ倍速のドライブ、その他の要因に基づいて回転速度が変化する場合がある。光ディスク１０１の回転速度が変化した場合、それに伴ってプッシュプル信号Ｓ_ＰＰに含まれるウォブル信号のウォブル周波数も変化する。そこで、以下にこの実施の形態で、光ディスク１０１の回転速度が変化した場合について説明する。

上述したように、ＢＰＦ１３１は、制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫに基づいて中心周波数が決定されるフィルタ回路である。この制御クロック信号Ｓ_ＣＬＫは周波数抽出回路１３５の出力する信号の周波数に基づいて、制御クロック信号生成回路１３６で生成されている。そして、ＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０は実質的に周波数抽出回路１３６が出力する周波数と等しい値となっている。

ここでＤＶＤ−ＲＷが光ディスク装置に装着され、回転速度が変化した場合について考える。ＤＶＤ−ＲＷが１倍速で正常に回転駆動されたときは、ウォブル周波数は１４５ＫＨｚである。ここで光ディスクの回転速度が変化したとすると、ウォブル信号は光ディスクのグルーブのウォブリングに起因する信号であるためウォブル周波数も変化する。仮に光ディスクの回転速度が５％上昇した場合、ウォブル周波数も５％上昇し、１４５×１．０５＝１５２．３ＫＨｚとなる。この１５２．３ＫＨｚのウォブル周波数を有する信号は上述と同様にプッシュプル信号Ｓ_ＰＰ＝（Ｓａ＋Ｓｄ）−（Ｓｂ＋Ｓｃ）とされ、ウォブル検出部１１１に入力される。

ウォブル検出部１１１では、上述された動作により周波数抽出回路１３５が出力する信号の周波数は１５２．３ＫＨｚにされる。その結果、ＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０も１５２．３ＫＨｚに設定される。この動作によりＢＰＦ１３１は１５２．３ＫＨｚを中心周波数として通過帯域が設定される。

従来のウォブル検出部によれば、このようにウォブル周波数が変化しても、ＢＰＦの中心周波数が変化することはない。そのため従来では、光ディスクの回転速度の変化に伴ってウォブル信号に対応する周波数成分が、例えば１５２．３ＫＨｚを中心とした分布にシフトしているにもかかわらず、１４５ＫＨｚを中心として通過帯域が設定されるため、適切なウォブル検出が行えない可能性がある。それに対し、本発明のウォブル検出部１１１を用いた光ディスク装置によれば、周波数抽出回路１３５の出力する周波数に基づいてＢＰＦ１３１の中心周波数ｆ_０が決定されるため、回転速度が変化しても確実にウォブル検出を行うことが出来る。

また、光ディスク１０１を回転駆動しているときに、何らかの外的要因などにより回転速度が上下した場合でも、その変動が第３ステップで定められた通過帯域を大きく越えてしまうようなものでない限り、ウォブル検出部１１１は正確なウォブル周波数を検出する。

また、本発明のウォブル検出方法によれば、初期段階ではプッシュプル信号Ｓ_ＰＰがＢＰＦ１３１を通過しない状態で、２値化回路を経て周波数抽出回路１３５に入力され、この段階でもっとも大きな周波数成分の信号に応じて周波数抽出回路の出力が決定される。次にこの周波数抽出回路１３５が出力した周波数を中心としてＱ値が低い状態で正確なウォブル周波数の検出が行われる。このような段階的な動作により、装着された光ディスクのウォブル周波数が未知のものであっても、速やかにウォブル周波数の特定が可能となる。

つまり、初期状態でウォブル検出部１１１に入力される信号は、どのようなメディアを示すウォブル信号が含まれていても周波数抽出回路１３５に入力される。この後、最大の周波数成分に対応してＢＰＦの中心周波数が決められるので極めて多種多様なメディアの種類を検出することが可能である。さらにその後、Ｑ値を高くすることでウォブル信号のＳ／Ｎ比を十分に高くすることが可能となる。

以上詳細に説明したように、本発明の周波数成分判別回路、およびそれを用いた情報記録再生装置によれば、入力される信号に最も多く含まれる周波数成分が未知のものであった場合でも、その周波数成分を検出することが可能である。さらにその後、最も多く含まれる周波数成分が変動した場合でも、周波数抽出回路の出力する周波数信号に基づいて帯域通過フィルタの中心周波数が変動するため、入力信号の周波数成分の変化に追従していくことが可能である。したがって情報記録再生装置では適切に情報記録媒体が認識され、さらにその中心周波数の変化にも対応が可能である。

本発明の周波数判別回路を示すブロック図である。 本発明の光ディスク装置の一部の構成を示すブロック図である。 プッシュプル信号の作成を説明するためのブロック図である。 ウォブル検出部の構成を示すブロック図である。 ２値化回路（あるいは周波数抽出回路）に入力される信号の周波数帯域をステップごとに示した図である 本発明の実施の形態の周波数抽出回路を示したブロック図である。

符号の説明

１１，１３１ ＢＰＦ
１２，１３２ 制御回路
１３，１３３ スイッチ
１４，１３４ ２値化回路
１５，１３５ 周波数抽出回路
１６，１３６ 制御クロック信号生成回路
１００ 光ディスク装置
１０１ 光ディスク
１０２ スピンドルモータ
１０３ 光ピックアップ
１０４ 送りモータ
１０５ コントローラ
１０６ サーボコントローラ
１０７ ＲＦアンプ部
１０８ リードチャネル部
１０９ 復調／ＥＣＣ部
１１０ アドレス処理部
１１１ ウォブル検出器
１２１，１２２ 加算器
１２３，１２４ ＨＰＦ
１２５，１２６ ＡＧＣ回路
１２７ 減算器

Claims (8)

1. 全体として周期性を有するアナログ入力信号から、該アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分に対応する周波数信号を生成するための周波数成分判別回路であって、
   前記アナログ入力信号の通過帯域を制限する帯域通過フィルタと、
   前記アナログ入力信号あるいは前記帯域通過フィルタの出力信号が選択的に与えられ、与えられた信号から前記周波数信号を生成する周波数抽出回路とを有し、
   前記帯域通過フィルタは、前記周波数抽出回路が出力する前記周波数信号に基づいて前記通過帯域の中心周波数を前記アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分に近づけることを特徴とする周波数成分判別回路。
2. 前記アナログ入力信号あるいは前記帯域通過フィルタの出力信号の一方を選択して前記周波数抽出回路に入力するスイッチを有することを特徴とする請求項１に記載の周波数成分判別回路。
3. 前記スイッチは前記周波数抽出回路の出力するロック信号に基づいて前記アナログ入力信号あるいは前記帯域通過フィルタの出力信号の一方を選択することを特徴とする請求項２に記載の周波数成分判別回路。
4. 前記周波数抽出回路の出力する周波数信号に基づいて前記帯域通過フィルタの中心周波数を制御する制御クロックを生成する制御クロック生成回路を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の周波数成分判別回路。
5. 前記周波数抽出回路は位相同期回路と、
   前記位相同期回路の出力する前記周波数信号の周波数が所定の安定状態になった場合に前記ロック信号を出力するロック検出回路を有していることを特徴とする請求項1乃至４のいずれか1項に記載の周波数成分判別回路。
6. 光ディスク装置のウォブル検出部に請求項１乃至５いずれか１項に記載の周波数成分判別回路を用いた情報記録再生装置。
7. 装着された光ディスクのウォブルに対応した信号を生成し、前記ウォブル検出部に出力するウォブル信号再生部と、
   前記ウォブル検出部の出力する周波数信号に基づいて、前記装着された光ディスクの種類を判定するディスク判定部とを有する請求項６に記載の情報記録再生装置。
8. 全体として周期性を有するアナログ入力信号が入力され、前記アナログ入力信号に最も多く含まれる周波数成分に基づいた第１の周波数信号を生成する工程と、
   前記第１の周波数信号に基づいて、前記アナログ入力信号の第１の周波数領域内の周波数成分を有する信号を抽出して第２の周波数信号を生成する工程と、
   前記第２の周波数信号の生成に基づいて、前記アナログ入力信号の前記第１の周波数領域よりも狭い第２の周波数領域内の周波数成分を抽出して第３の周波数信号を生成する工程とを有する周波数成分判別方法。
   

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