JP2006202356A - 光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光ディスク装置の回路規模を縮小、また低消費電力化する。
【解決手段】光ディスク装置は、レーザ出射光の一部を受け、これを第1の電気信号に変換する前光検出回路(14)と、光ディスクからの反射光を受け、これを第2の電気信号に変換する反射光検出回路(15)と、与えられた電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換部(16)と、第1および第2の電気信号のいずれか一方を、A/D変換部(16)に選択的に入力する切り替え回路(17)とを備えている。
【選択図】図1
【解決手段】光ディスク装置は、レーザ出射光の一部を受け、これを第1の電気信号に変換する前光検出回路(14)と、光ディスクからの反射光を受け、これを第2の電気信号に変換する反射光検出回路(15)と、与えられた電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換部(16)と、第1および第2の電気信号のいずれか一方を、A/D変換部(16)に選択的に入力する切り替え回路(17)とを備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、光ディスク装置などに用いられる半導体レーザのパワー制御回路に関し、特に、情報の再生および記録を行う光ディスク装置に好適な技術に関するものである。
図11は、従来の情報記録可能な光ディスク装置の構成を示す。従来の光ディスク装置は、レーザダイオード111と、レーザダイオード111にレーザ駆動信号を入力するレーザ駆動回路112と、レーザダイオード111からのレーザ出射光の一部を受光し、これを電圧信号に変換する前光検出回路113と、前光検出回路113から出力された電圧信号を切り替えて出力する切替回路114と、切替回路114から出力された電圧信号をデジタル信号に変換するA/D変換部115と、前光検出回路113の出力信号からレーザの出力パワーを算出し、適正なパワー制御およびサーボ処理の演算などを行う演算回路116と、光ディスク110からのレーザ反射光を受光し、これを電圧信号に変換する反射光検出回路117と、反射光検出回路117から出力された電圧信号をデジタル信号に変換するA/D変換部118と、A/D変換部118から出力されたデジタル信号を処理する処理部119とを備えている。特に、前光検出回路113は、受光素子1132と、受光素子1132によって生成された光起電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路1133と、当該電圧信号のピークレベルを検出するピークレベル検出回路1134と、ボトムレベルを検出するボトムレベル検出回路1135と、平均レベルを検出する平均レベル検出回路1136とを備えている。
従来の光ディスク装置において、情報記録時のレーザパワー変動は、ピーク検出回路1134、ボトム検出回路1135、および平均レベル検出回路1136のそれぞれから出力される信号レベルを参照して補正される(たとえば、特許文献1参照)。
また、反射光検出用のA/D変換部118には、A/D変換部115よりも高変換レートのものが用いられている。
特開2003−157530号公報(第4、5頁、第1図)
高密度の情報を高速で記録する場合、ピーク検出回路1134およびボトム検出回路1135は、通常、サンプルホールド回路で構成され、高速対応可能となっている。しかし、サンプルホールド回路は容量を有するため、比較的大きな面積を必要とする。このため、特に微細プロセスで形成されるデジタル回路にサンプルホールド回路を実装すると、容量の占める割合が大きくなってしまう。
また、平均レベル検出回路1136は、通常はローパスフィルタ(LPF)で構成されるが、高密度の情報を高速で記録する場合、LPFには高いスルーレートが要求される。このため、LPFのドライブ能力を上げる必要が生じ、消費電力が大きくなるという問題がある。
上記問題を解決する手段として、前光検出用のA/D変換部115の変換レートを十分に高くして、回路規模および消費電力の増大の原因となる上記三つの回路を省略することが考えられる。しかし、高変換レートのA/D変換器自体の回路規模および消費電力が大きくなるため、上記問題の根本的な解決とはならない。
上記問題に鑑み、本発明は、光ディスク装置の回路規模を縮小し、また、低消費電力化を実現することを課題とする。
上記問題を解決するために本発明が講じた手段は、光ディスクからの情報の再生および光ディスクへの情報の記録を行う光ディスク装置であって、レーザ出射光の一部を受け、これを第1の電気信号に変換する前光検出回路と、光ディスクからの反射光を受け、これを第2の電気信号に変換する反射光検出回路と、与えられた電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、第1および第2の電気信号のいずれか一方を、A/D変換部に選択的に入力する切り替え回路とを備えたものとする。
この発明によると、前光検出回路および反射光検出回路の出力信号は、切り替え回路によって、選択的に共通のA/D変換部に入力される。このため、反射光検出用A/D変換部と前光検出用A/D変換部とを独立に設ける必要がなくなる。また、このA/D変換部は、反射光検出に係る第2の電気信号をA/D変換可能な変換レートを有しているため、前光検出に係る第1の電気信号については、これを保持することなく直接A/D変換することができる。したがって、従来の前光検出回路に必要であったサンプルホールド回路およびLPFが不要となり、光ディスク装置全体の回路規模が縮小し、また低消費電力化される。
また、具体的には、A/D変換部は、複数のA/D変換器を有し、前記第1の電気信号が入力されたとき、複数のA/D変換器の少なくとも一部を縦列接続するものとする。
この発明によると、複数のA/D変換器の少なくとも一部が縦列接続されることで、高分解能のA/D変換器が構成される。
また、具体的には、A/D変換部は、複数のA/D変換器を有し、第1の電気信号が入力されたとき、複数のA/D変換器のいずれかは、第1の電気信号のピーク部分をデジタル変換し、他は、第1の電気信号のボトム部分をデジタル変換するものとする。
この発明によると、切り替え回路によって第1の電気信号がA/D変換部に入力されたとき、第1の電気信号のピーク部分およびボトム部分が、それぞれ別のA/D変換器によってデジタル変換される。これにより、第1の電気信号のピーク部分およびボトム部分については、実質的に高い分解能でデジタル変換することができる。
また、具体的には、A/D変換部は、複数のA/D変換器を有し、第1の電気信号が入力されたとき、複数のA/D変換器の少なくとも一部について、これら一部のA/D変換器の基準電圧を互いにずらし、これら一部のA/D変換器の出力を合算するものとする。
この発明によると、複数のA/D変換器の少なくとも一部について、これら一部のA/D変換器の基準電圧が互いにずらされ、これら一部のA/D変換器からデジタル出力コードが互いにずれて出力される。そして、これら一部のA/D変換器の出力が合算されることにより、実質的に、高い分解能で入力信号をデジタル変換することができる。
また、具体的には、A/D変換部は、レーザ駆動信号の基本単位となるチャネルクロックに同期するものとする。
さらに、具体的には、レーザ駆動信号の立ち上がりのタイミングは、当該立ち上がり直前の立ち下がりからの経過時間に応じてずらされるものとする。
以上説明したように、本発明によると、情報記録可能な光ディスク装置において、反射光検出用および前光検出用に共通のA/D変換部が使用され、前光検出回路にサンプルホールド回路およびLPFを設けなくてもよくなるため、光ディスク装置全体としての回路規模が縮小され、また低消費電力化される。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光ディスク装置の構成を示す。本実施形態に係る光ディスク装置は、レーザダイオード12と、レーザ駆動回路13と、前光検出回路14と、反射光検出回路15と、A/D変換部16と、切り替え回路17と、演算回路18とを備えている。このうち、レーザダイオード12、レーザ駆動回路13および演算回路18については、上述したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。以下、本実施形態に係る主要な部分について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光ディスク装置の構成を示す。本実施形態に係る光ディスク装置は、レーザダイオード12と、レーザ駆動回路13と、前光検出回路14と、反射光検出回路15と、A/D変換部16と、切り替え回路17と、演算回路18とを備えている。このうち、レーザダイオード12、レーザ駆動回路13および演算回路18については、上述したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。以下、本実施形態に係る主要な部分について説明する。
前光検出器回路14は、レーザダイオード12からのレーザ出射光の一部を受光素子142に入射させ、これにより生成された光起電流を電流−電圧変換回路143で電圧信号に変換し、電気信号S1を出力する。反射光検出回路15は、光ディスク11からのレーザ反射光を多分割された受光素子152に入射させ、それによって生成された光起電流を複数の電流−電圧変換回路153によって電圧信号に変換し、複数の電気信号S2を出力する。A/D変換部16は、高変換レートのA/D変換器20を複数有しており、入力された信号をデジタル信号に変換する。切り替え回路17は、電気信号S1および電気信号S2のいずれか一方を、A/D変換部16に選択的に入力する。
A/D変換器20は、チャネルクロックの周波数以上の速さでA/D変換する機能を持っており、また、光ディスク11からのレーザ反射光は、回折現象を利用しているため光学的伝達関数(OTF)と呼ばれる周波数特性を持っていることから、A/D変換器20は、電気信号S1を瞬時にデジタル変換することができる。
高変換レートのA/D変換器として、並列型のA/D変換器がある。以下、本実施形態ではA/D変換器20に並列型A/D変換器を用いるものとして説明する。しかし、これは説明の便宜のためであり、本発明を限定するものではない。
図2は、A/D変換器20の概略構成を示す。図2(a)に示したように、A/D変換器20は、送られてくる信号をA/D変換器20に受ける入力端子21、A/D変換器20のダイナミックレンジを決定する電圧が印加されるHi側の基準電圧端子22およびLo側の基準電圧端子23、Hi側の基準電圧端子22およびLo側の基準電圧端子23に印加される電圧を分割する抵抗24A1〜24An(nは2以上の自然数)、抵抗24A1〜24Anにより分圧された電圧と入力端子21からの入力信号の電圧とが入力され、これらを比較するコンパレータ25B1〜25Bn+1、コンパレータ25B1〜25Bn+1の各出力を演算し、デジタルコードに変換する演算回路26、演算回路26によって生成されたデジタルコードを出力する出力端子27を備えている。並列接続されたコンパレータ25B1〜25Bn+1によって、A/D変換器20は、入力信号を瞬間的にデジタルコード化することができる。以下、A/D変換器20を図2(b)に示したシンボルとして図示する。
情報再生時には、レーザ反射光が反射光検出回路15に入射され、A/D変換部16に複数の電気信号S2が入力される。そして、当該電気信号の位相差の検出結果に基づき、トラッキング制御が行われる。トラッキング制御方法として、たとえば、特開2001−67690号公報に開示された技術がある。なお、位相差を検出する場合は、時間軸方向の精度が重要であり、電圧方向の精度はあまり要求されない。このため、通常、A/D変換器20の分解能は4〜5ビット程度で十分である。
図3は、電気信号S2を受ける場合のA/D変換部16の接続形態を示す。情報再生時には、入力端子21A〜21Dは、それぞれ、A/D変換器20A〜20Dに対する入力信号を受ける。なお、各A/D変換器20のダイナミックレンジは同じである。
一方、情報記録時には、A/D変換部16に電気信号S1が入力される。一般に、電気信号S1は電気信号S2よりも高精度でデジタル変換する必要がある。
図4は、電気信号S1を受ける場合のA/D変換部16の接続形態を示す。情報記録時には、図4に示すように4つのA/D変換器20が縦列接続される。これによって、これら4つのA/D変換器20が一つのA/D変換器として機能し、分解能が高まる。この接続形態により、たとえ、各A/D変換器20が低分解能であったとしても、電気信号S1を高精度でデジタル変換することができる。
なお、ここでは説明の便宜上、A/D変換部16は、4つのA/D変換器20を備えているとしたが、本発明はこの数に限定されない。また、図4ではすべてのA/D変換器20を縦列接続させたが、一部のA/D変換器20を用いるようにしてもよい。
ところで、DVD(Digital Versatile Disc)方式などでは、RLL(Run Length Limited)が(2,10)という光ディスク方式が採用されている。図5は、DVD方式による、情報記録時のレーザ駆動信号の最小パルス幅とレーザ駆動信号の基本単位となるチャネルクロックとの関係を示す。ここで、チャネルクロックの周期をTとする。RLLの最小パルス幅は3Tであることから、レーザ駆動信号の最小周期は6Tとなる。したがって、レーザ駆動信号の最大周波数は、チャネルクロック周波数の1/6倍となる。
図6は、レーザ駆動信号と光ディスク11に記録されるマークとの関係を示す。レーザ駆動信号がチャネルクロック周波数で変調されている場合、つまりマルチパルス方式の場合、たとえば、幅5Tのパルスは、一つの幅3Tのパルスと二つのチャネルクロックパルスとが混在したものとなる。このようにパルスを分割する理由は、一つのマークを記録する際、マークの終わり部分が記録中に蓄積された熱の影響で歪むことや広がることを回避するためである。このように、マルチパルス方式の場合、レーザ駆動信号には、RLLの最小パルス幅より短い幅のパルス、すなわち、チャネルクロックパルスが含まれることになる。
A/D変換部16自身の変換レートでマルチパルス方式のレーザ駆動信号をA/D変換する場合、出力に折り返しノイズが発生してしまう恐れがある。したがって、情報記録時には、A/D変換部16をチャネルクロックに同期させる。これにより、マルチパルス方式の場合であっても、折り返しノイズの発生なしに電気信号S1をデジタル変換することができる。なお、レーザ駆動信号がマルチパルス方式でない場合は、情報再生時の変換レートでA/D変換を行えばよい。
一方、図6に示したように、光ディスク11に記録されたマーク幅は、レーザ駆動信号のパルス幅より広くなる。この広がりは、記録されたマークによる余熱の大きさに依存するため、記録予定のマーク位置とこの直前に記録されたマーク位置とのスペースが狭くなるほど大きくなる。マルチパルス方式では、前述したように、レーザ駆動信号のパルスを分割することで、マークの終わり部分の広がりを回避することができる。一方、マークの始め部分の広がりを回避するには、レーザ駆動信号の立ち上がりのタイミングを、この立ち上がり直前の立ち下がりからの経過時間に応じてずらす必要がある。
図7は、立ち上がりのタイミングをずらしたレーザ駆動信号と光ディスク11に記録されるマークとの関係を示す。マーク位置間のスペース71および72に対して、レーザ駆動信号の立ち上がりは、スペースに応じた熱の広がり73および74を防止するように時間遅延td73およびtd74の処理がなされている。このようなレーザ制御を行うことで、熱による広がりが隣接する記録マークに影響を与えることがなくなるため、適切な幅でマークが記録され、安定的な記録が可能となる。
以上、本実施形態によると、一つのA/D変換部16で前光検出および反射光検出のA/D変換が行われ、前光検出回路14にサンプルホールド回路およびLPFを設けなくても済むため、光ディスク装置全体としての回路規模が縮小し、また低消費電力化される。また、マルチパルス方式の場合、A/D変換部16がチャネルクロックに同期することにより、折り返しノイズの発生なしに電気信号S1をデジタル変換することができる。
なお、図8は、A/D変換部16の動作クロックを生成する過程を示す。レーザ駆動信号およびチャネルクロックからA/D変換部16の動作クロックを生成するタイミング生成回路81により、レーザ駆動信号の立ち上がりから常に一定のタイミングで出射レベルをA/D変換部16に取り込むことが可能となる。
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る光ディスク装置について、特に、情報記録時における高分解能A/D変換の別の実現手段について説明する。なお、本実施形態に係る光ディスク装置の回路構成は、図1に示した第1の実施形態に係る光ディスク装置と同様であるため、ここでの説明は省略する。
以下、本発明の第2の実施形態に係る光ディスク装置について、特に、情報記録時における高分解能A/D変換の別の実現手段について説明する。なお、本実施形態に係る光ディスク装置の回路構成は、図1に示した第1の実施形態に係る光ディスク装置と同様であるため、ここでの説明は省略する。
図9は、本実施形態に係る光ディスク装置による電気信号S1のA/D変換の原理を示す。情報記録レーザの制御時には、電気信号S1のピーク部分およびボトム部分のレベルが分かればよいので、電気信号S1全体をデジタル変換する必要はない。そこで、切り替え回路17によって電気信号S1がA/D変換部16に入力されたとき、電気信号S1のピーク部分付近にダイナミックレンジを合わせた一つのA/D変換器20Aと、電気信号S1のボトム部分付近にダイナミックレンジを合わせたもう一つのA/D変換器20Bとによって、電気信号S1のピーク付近およびボトム付近がデジタル変換されるように設定する。A/D変換器20Aおよび20Bを上記のように設定することにより、たとえ各A/D変換器20が低分解能であったとしても、実質的に、電気信号S1のピーク部分およびボトム部分を高精度でデジタル変換することができる。
以上、本実施形態によると、情報記録時に、電気信号S1のピーク部分およびボトム部分付近にそれぞれA/D変換器20のダイナミックレンジを設定することで、実質的に、電気信号S1のピーク部分およびボトム部分についての分解能を向上させることができる。
なお、ここでは説明の便宜上、電気信号S1のピーク部分およびボトム部分のデジタル変換にそれぞれ一つずつのA/D変換器20を使用するとしたが、本発明はこれに限定されない。複数のA/D変換器20を用いて、電気信号S1のピーク部分およびボトム部分をデジタル変換しても構わない。
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る光ディスク装置について、特に、情報記録時における高分解能A/D変換の別の実現手段について説明する。なお、本実施形態に係る光ディスク装置の回路構成は、図1に示した第1の実施形態に係る光ディスク装置と同様であるため、ここでの説明は省略する。
以下、本発明の第3の実施形態に係る光ディスク装置について、特に、情報記録時における高分解能A/D変換の別の実現手段について説明する。なお、本実施形態に係る光ディスク装置の回路構成は、図1に示した第1の実施形態に係る光ディスク装置と同様であるため、ここでの説明は省略する。
図10は、A/D変換器に入力される信号の電圧と2ビットの出力デジタルコードとの関係を示す。図10(a)および図10(b)は、互いに最小分解能(1LSB)の半分だけ基準電圧がずらされたA/D変換器AおよびA/D変換器Bのそれぞれに対して、入力される信号の電圧と2ビットの出力デジタルコードとの関係を示す。これらを比較すると、同じ入力信号にもかかわらず、出力デジタルコードは、A/D変換器AとA/D変換器Bとではずれて出力されている。図10(c)は、A/D変換器AおよびA/D変換器Bに入力される信号の電圧とそれぞれのA/D変換器から出力される2ビットのデジタルコードを合算した場合のデジタルコードとの関係を示す。これをみると、1LSBが小さくなり、出力デジタルコードの数が増加している。これより、2ビットの分解能を持ち、互いに1LSBの半分だけ基準電圧がずらされたA/D変換器AおよびA/D変換器Bから出力されるデジタルコードが合算されれば、実質的に、これら2つのA/D変換器は、3ビット精度の分解能をもった一つのA/D変換器として機能する。一般に、nビットのA/D変換器が2m個ある場合、1LSBの1/2mだけそれぞれのA/D変換器の基準電圧範囲をずらし、これらA/D変換器のデジタルコードを合算することにより、(n+m)ビット精度の分解能を持った一つのA/D変換器を実現することができる。
以上、本実施形態によると、情報記録時に、A/D変換器20の少なくも一部について、これら一部のA/D変換器20の基準電圧範囲を互いにずらし、これら一部のA/D変換器20の出力を合算することにより、実質的に、高分解能のA/D変換器が構成される。
特に、本実施形態では、A/D変換器20の基準電圧端子は縦列接続されないため、コンパレータの入力部のうち、基準電圧側のインピーダンスが高くならず、高性能のまま高分解能のA/D変換器を実現することができる。
なお、A/D変換部16のすべてのA/D変換器20に対して、基準電圧範囲を互いにずらし、デジタルコードを合算する必要は必ずしもない。一部のA/D変換器20を用いるようにしてもよい。
本発明に係る光ディスク装置は、回路規模が縮小され、また低消費電力で実現できるため、携帯型のコンピュータ周辺機器としての利用に有用である。
14 前光検出回路
15 反射光検出回路
16 A/D変換部
17 切り替え回路
S1 電気信号(第1の電気信号)
S2 電気信号(第2の電気信号)
15 反射光検出回路
16 A/D変換部
17 切り替え回路
S1 電気信号(第1の電気信号)
S2 電気信号(第2の電気信号)
Claims (6)
- 光ディスクからの情報の再生および前記光ディスクへの情報の記録を行う光ディスク装置であって、
レーザ出射光の一部を受け、これを第1の電気信号に変換する前光検出回路と、
前記光ディスクからの反射光を受け、これを第2の電気信号に変換する反射光検出回路と、
与えられた電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記第1および第2の電気信号のいずれか一方を、前記A/D変換部に選択的に入力する切り替え回路とを備えた
ことを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項1に記載の光ディスク装置において、
前記A/D変換部は、複数のA/D変換器を有し、前記第1の電気信号が入力されたとき、前記複数のA/D変換器の少なくとも一部を縦列接続する
ことを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項1に記載の光ディスク装置において、
前記A/D変換部は、複数のA/D変換器を有し、
前記第1の電気信号が入力されたとき、前記複数の前記A/D変換器のいずれかは、前記第1の電気信号のピーク部分をデジタル変換し、他は、前記第1の電気信号のボトム部分をデジタル変換する
ことを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項1に記載の光ディスク装置において、
前記A/D変換部は、複数のA/D変換器を有し、前記第1の電気信号が入力されたとき、前記複数のA/D変換器の少なくとも一部について、これら一部のA/D変換器の基準電圧を互いにずらし、これら一部のA/D変換器の出力を合算する
ことを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項1に記載の光ディスク装置において、
前記A/D変換部は、レーザ駆動信号の基本単位となるチャネルクロックに同期する
ことを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項5に記載の光ディスク装置において、
前記レーザ駆動信号の立ち上がりのタイミングは、当該立ち上がり直前の立ち下がりからの経過時間に応じてずらされる
ことを特徴とする光ディスク装置。
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