JP2008135139A

JP2008135139A - 周波数誤差検出方法および周波数誤差検出器、光ディスク装置

Info

Publication number: JP2008135139A
Application number: JP2006322042A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Uchida; 大輔内田; Koichi Kotake; 晃一小竹; Kyosuke Takahashi; 享祐高橋; Sukeyuki Moro; 祐行茂呂; Hideyuki Yamakawa; 秀之山川; Toshihiko Kaneshige; 敏彦兼重; Tomoaki Suzuki; 智明鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】光ディスクからの再生信号の符号間干渉に影響されにくくより正確な周波数誤差検出を行なう周波数誤差検出器を提供する。
【解決手段】再生信号の複数のサンプリング値を求め、この複数のサンプリング値から計測されるマーク/スペース長を基に、次にSYNCパターンが出現する位置を予測する予測位置窓、およびその波長を予測する予測波長窓の2種類の窓を展開して、SYNCパターンを特定し、このSYNCパターンの間隔から周波数の誤差を検出することを特徴とする周波数誤差検出器。
【選択図】図４

Description

本発明は、光ディスク等のサンプリングされた再生信号のＳＹＮＣパターン長を測定して周波数誤差を検出する周波数誤差検出装置及び周波数誤差検出方法に関する。

光ディスクの高密度化が進むにつれて、波形検出の精度向上が望まれてきている。従来、光ディスクの再生信号は比較器等を用いて単純に2値化してデジタル信号化する手法が採られていた。しかし、近年、高密度で記録された情報を再生するために、再生信号をPRML（Partial Response Maximum Likelihood）を用いてデジタル化するようになった。PRML技術を用いて再生信号をデジタル化するには、光ディスクの再生信号に位相同期した標本化クロックを生成する必要がある。この標本化クロックは、光ディスクに情報を記録するときに用いられた基準クロック信号の周波数を有するクロック信号であって、この標本化クロックに同期して情報が復号される。従来手法では、再生信号の周波数と再生回路が生成した標本化クロックの周波数との誤差を検出するために、再生信号のゼロクロス長を計測していた。しかし、この技術をHD DVDのような高密度記録メディアに適用した場合、強い符号間干渉によってゼロクロス長を正しく計測することが困難である。そのため、例えば再生信号に含まれるSYNCパターンを検出する場合、その特徴となるパターン（HD DVDでは13T:3T、Tは基準クロックの1チャネルビット長を示す）が正しく検出できなかったり、誤検出したりすることがあった。

特許文献１には、光ディスクから再生されるＲＦ(Radio Frequency)信号をＡ／Ｄ変換したデジタルＲＦ信号を複数の設定値と比較することで、デジタルＲＦ信号中から所定の波形を検出し、波形の波長を計測して、この波長に基づいてＡ／Ｄ変換することで、精度のよい波形検出を行なうとする技術が記載されている。
特許第３６０３０２５号（２２頁、図２）

しかし、特許文献１においては、再生信号の周波数と再生回路の周波数の誤差を検出するために、再生信号のゼロクロス長を計測しているが、この技術をＨＤＤＶＤのような高密度記録メディアに適用した場合、強い符号間干渉や、ディスクの傾き、反り等による信号品位の劣化によってゼロクロス長を正しく計測することが困難であり、高精度の周波数制御ができないという問題がある。

本発明は、再生信号からの周波数検出に際して、符号間干渉に影響されにくくより正確な周波数(誤差)検出を行なう周波数誤差検出器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の周波数誤差検出器は、再生信号の複数のサンプリング値を求め、この複数のサンプリング値から計測されるマーク/スペース長を基に、次にSYNCパターンが出現する位置を予測する予測位置窓、およびその波長を予測する予測波長窓の2種類の窓を展開して、SYNCパターンを特定し、このSYNCパターンの間隔から周波数の誤差を検出することを特徴とする。

本発明によれば、光ディスクからの再生信号の符号間干渉に影響されにくくより正確な周波数誤差検出を行なう周波数誤差検出器が得られる。

以下、本発明の実施例を説明する。

本発明による実施例１を図１乃至図９を参照して説明する。
＜＜本発明の一実施形態である光ディスク装置＞＞
図1は本発明を用いた光ディスク再生装置の構成例を示しており、図2はHD DVDのデータフォーマットを示している。２バイトの後述するＳＹＮＣデータがある。

＜光ディスク装置の構成＞
初めに、本発明の一実施形態である光ディスク装置の構成の一例を説明する。図１において、光ディスク装置１は、光ディスク媒体Ｄからの情報の読み取りを行う装置であり、主なものとしてピックアップヘッド（ＰＵＨ）１１、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１２、位相比較器１３、周波数誤差検出器１４、ループフィルタ１５、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）１６、適応等化器１７、最尤復号器１８等を有する。

ピックアップヘッド１１は、光ディスク媒体Ｄに記録された情報に対応する信号を再生するものであり、光ディスク媒体Ｄにレーザ光を照射するレーザ光源、光ディスク媒体Ｄから反射されたレーザ光を受光する受光器（図示せず）を備える。受光器から出力される再生信号は、再生アンプ１１ｂによって増幅されて再生ＲＦ信号となり、更に前置波形等化手段１１ｃを経てＡ／Ｄコンバータ１２へ導かれるよう構成されている。

Ａ／Ｄコンバータ１２は、入力された再生ＲＦ信号をＡ／Ｄ変換してデジタルＲＦ信号（多値化ＲＦ信号）を出力する素子である。このデジタルＲＦ信号は、略一定時間間隔で出力される多値のデジタル値である。

Ａ／Ｄコンバータ１２でのＡ／Ｄ変換は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１６から出力される制御信号によって制御される。即ち、Ａ／Ｄ変換の周期（時間間隔）がＶＣＯ１６の発振周波数に基づいて定まる。

Ａ／Ｄコンバータ１２の出力は、入力された再生ＲＦ信号のオフセット（ゼロレベル／スライスレベル）及び振幅を調整する調整機構１２ｂ（一種のアンプ）の入力に接続され、この調整機構１２ｂで調整された再生ＲＦ信号は次のアシンメトリ補正１２ｃで補正された信号となるよう構成されている。

適応等化器１７は、多値化ＲＦ信号をＰＲ（Partial Response）波形に等化するフィルタである。適応等化器１７はトランスバーサルフィルタ等からなり、波形等化器として機能し、再生歪みを修整すると共に、再生ＲＦ信号のオフセット（ゼロレベル／スライスレベル）及び振幅を調整するための信号調整情報を最尤復号器１８へと出力する。

最尤（Maximum Likelihood）復号器１８はビタビ復号器等からなり、適応等化器１７で等化されたデータを復号するよう構成されている。最尤復号器１８の出力がデジタル復調データとして利用される。最尤復号器１８の出力はまた適応等化器１７へフィードバックされる。

位相比較器１３は、最尤復号器１８から出力される多値化ＲＦ信号とＶＣＯ１６からの出力信号（図示せず）との位相を比較し、位相差を出力する回路である。
周波数誤差検出器１４は、Ａ／Ｄコンバータ１２から入力される多値化ＲＦ信号の周波数を検出（測定）し、この周波数とＶＣＯ１６からの出力信号の周波数の差を表す周波数誤差信号を出力する回路である。又、周波数誤差検出器１４は、出力する周波数誤差信号をループフィルタ１５で使用するか否かを制御する誤差情報制御信号として用いられる周波数誤差検出信号をも出力する。なお、周波数検出器１４の内部構成の詳細は後述する。

ループフィルタ１５は、位相比較器１３から出力される位相誤差、及び周波数誤差検出器１４から出力される周波数誤差に基づいて、ＶＣＯ１６を制御する電圧を発生する回路である。

ＶＣＯ１６は、ループフィルタ１５から出力された制御電圧に対応する周波数で発振する発振回路であり、制御信号発生器として機能する。
以下の説明のため基本的な流れを説明する。まず、波長計測に関して、例えば、図3のように波長をマーク/スペースごとに計測することができる。次世代ＤＶＤは超高密度記録のため、相対的に短いＴ長の再生ＲＦ信号のＤＣレベルは前後のマーク／スペースのパターン（Ｔ長）に強く影響される。なおかつPRMLは、信号が前の信号の干渉を受けて歪むということを逆に利用し、相関性を持った干渉を意図的に付加していくことを行っている。このため、単に平均ＤＣレベル近傍の信号レベルの交叉を検出するだけでは、１つのマーク／スペース区間を正しく検出できない。

このとき閾値TH_HおよびTH_Lを超えない波形は、SYNCパターンに含まれる最長波長ではないため、計測を行わないものとする。このように波長を計測することでゼロクロスしない、閾値を超えないなどの理由による波長計測ミスを軽減することができる。波長計測は、正しくSYNCパターンの最長波長が計測でき、かつ、SYNCパターンよりも長い波長が計測されない手法であれば良いものとする。SYNCパターン（シンクパターン、同期信号波形）を取り出して、このシンクパターンに基づいてＡ／Ｄコンバータ１２でのＡ／Ｄ変換の時間間隔を制御するために行われる。

（周波数検出器）
次に、本発明の一実施形態である、符号間干渉の影響を回避する動作を行なうことができる周波数誤差検出器の構成の一例をブロック図4、図５を用いて説明する。
また波長計測後の動作の流れを動作図６から８を用いて説明する。
装置内にある制御部４７は各部の動作を司る制御を行う。
図５の構成においてＣＰＵ４７ａは、ＲＯＭ４７ｂに収められているフローに対応する実行プログラムをフェッチし、ＲＡＭ４７ｃをワーク領域として実行し、受信機内インタフェース４７ｄを通じて各部を制御して実施する。図４の閾値等入力の設定は、制御部４７のＲＯＭ４７ｂの書換え可能タイプのデバイスに装置製造時等に行うなどの形態がある。ユーザによる装置動作時は、制御部４７から周波数誤差検出器に設定値が与えられる。

（周波数検出方法）
次に、周波数誤差検出器１４による周波数誤差検出方法を、図９のフローチャートも参照して、以下に説明する。図９のこれらのフローの処理(以下、ステップＳ〜)は、図４に示す構成(以下、番号参照)において行われる。

まず計測した波長を用いてピークホールド処理２１を行う(ステップＳ１)。このとき、目的とするキャプチャレンジに応じて計測された波長に制限をかけることができる。つまり、下限値Ａを設定することで高周波数成分をSYNCパターンとして誤検出する確率を下げることができる。同様に、上限値Ｂを設定することで、符号間干渉、ディフェクト等の影響によって誤って計測されたSYNCパターンに含まれる最長波長よりも長い波長による影響を軽減することができる。図６に示されている、上限値Ｂを超えた波長、および下限値Ａに到達していない波長はSYNCパターン候補の対象外となっている。次に、ピークホールドされた値から次にSYNCパターンが出現する位置を予測２２する(ステップＳ２)。予測方法として、ピークホールドされた波長とディスクごとに規定された最長波長（HD DVDでは13T）との比率および、同じくディスクごとに規定された出現間隔（HD DVDでは1116チャネルビット）を用いる方法が挙げられる（Peak/最長波長×間隔）。

これと同時に現在の標本化クロック数を計測するカウンタ２３を設ける。このカウンタはピークホールド処理が行われる度および、SYNCパターン候補が検出される度にリセットされる。つまりSYNCパターンの出現間隔を計測するためのカウンタとして機能する。

ここで、予測波長窓および予測位置窓の2種類の窓を用いてピークホールドされた波長の次に出現するSYNCパターン候補を検出する(ステップＳ３)。予測波長窓はピークホールドされた波長から任意の幅（α）を持たせて展開されるものとする。また、予測位置窓も同様に、予測された波長位置から任意の幅（β）を持たせて展開される。このとき、予測位置窓に含まれる期間中に波長が計測２４され、かつその波長がピークホールドされた波長との差がα以内２５である場合、ピークホールドされた波長と計測された波長をSYNCパターン候補とする。このとき、標本化クロックカウンタで計測されたSYNCパターン間隔を保存し、SYNCパターン候補検出フラグ２６を立て、SYNCパターン連続数を計測するカウンタ２７を1加算する。SYNCパターン候補を検出するまでのSYNC予測位置、SYNC予測波長窓およびSYNC予測位置窓の変遷の様子を図７に示す。まず波形7-(a)よりも波長が長い7-(b)が検出されると、SYNC予測位置が更新される。そのため、SYNC予測位置窓の展開位置もそれに合わせてずれる。その後7-(b)よりも短い波形は無視され、それよりも長い7-(c)が計測されると同様に更新が行われる。このような手順を繰り返し、7-(c)が最長波長だった場合、7-(c)による予測波長窓および予測位置窓の範囲内で7-(d)が計測されると、これらをSYNCパターン候補とみなすこととする。

その後標本化クロック計測カウンタをリセットし、これまでの手順を繰り返し、次のSYNCパターンを検出する(ステップＳ４)。ただし、予測位置は保存されているSYNCパターンの間隔に切り換え、予測波長窓の幅もSYNCパターン候補を検出する前よりも短い期間に短縮したものに切り換える２８（図６中のβ’）。これにより、SYNCパターン以外の波形の影響により、SYNCパターンを誤検出する確率を低減することができる。

なお、SYNCパターン候補が検出された後も、ピークホールドを常時行い続ける場合、符号間干渉やディフェクト等の影響により、SYNCパターンに含まれる最長波長よりも長い波長が検出されると、その波長を誤ってSYNCパターンであると誤検出する可能性が高まる。これを防ぐために、1組のSYNCパターンが含まれる期間を別途計測し、その期間以降はピークホールド処理を停止する機能を有する。これにより、検出されたSYNCパターン候補は本当のSYNCパターンである確率が高まり、上記のような誤検出の可能性を低減できる。図８にその動作を示す。誤ったSYNCパターン候補8-(a)、8-(b)が検出された場合、まだSYNCパターンが検出される可能性があるため、ピークホールド処理を継続する。そのため、SYNCパターンの連続性を確認する段階(ステップＳ４)でSYNCパターンの最長波長8-(c)が検出されるため、再度SYNCパターン候補の検出処理を行う。その後8-(d)が検出され、SYNCパターン候補が再度検出される。8-(c)からSYNCパターン8-(d)が含まれるために十分な期間波長計測が行われると、ピークホールド処理を停止する(ステップＳ５)。これにより、SYNCパターンよりも長い波長8-(e)が計測されたとしても、SYNC検出動作に影響しないため、SYNCパターン8-(f)を検出することができる。1組のSYNCパターンが含まれる期間を計測する手段としては、例えば、計測した波形の数を一定数計測するなどが挙げられる。

このような処理を繰り返し、SYNCパターン候補とした波形が任意の回数以上連続で検出した場合に、これらをSYNCパターンとし、周波数誤差検出信号Ｇおよびその周波数誤差ｇを出力する(ステップＳ６)。周波数誤差は計測されたSYNCパターンの間隔および、ディスクごとに規定されたSYNCパターンの間隔の差分を用いて算出することができる。なお上記の図４のＡ、Ｂ、α、β、β’は周波数誤差検出器１４の外部から与えられる設定値である。また、前記任意の回数もそのように設定される。また、その他の装置動作中可変の保持値は同様に制御部４７が介在し、ＲＡＭ４７ｃに保持される。

本実施例は、光ディスク再生装置に関して、再生データを復号するために用いられる標本化クロックを生成する方法に関するものである。これに対し、本発明はSYNCパターンの持つユニークな波長（HD DVDなら13T）、および出現規則性（HD DVDでは、1フレーム：1116チャネルビット毎）を利用してSYNCパターンを検出し、その間隔から周波数誤差を求める。13Tに続く3Tに関しては、符号間干渉により計測が困難であるため、必ずしも必要としない。

本実施例による効果として次の２点があげられる。
・符号間干渉や、ディスクの傾き、反り、ディフェクト等の影響による信号品位の劣化に対して、周波数検出のロバスト性を向上させることができる。
・高速（数フレーム以内）に周波数誤差を検出することができる。
本実施例の変形としては次の２点があげられる。
・最初のSYNCパターン候補を検出する機能を2つ以上持たせることにより、誤検出したSYNCパターンを訂正する機能を具備する周波数検出器
・SYNCパターン候補の検出後、連続性の確認の際、ディフェクト等の影響でSYNCパターンが計測されない場合、リセットを行わず、その次のSYNCパターン出現まで確認を行う機能を具備する周波数検出器

本発明は、光ディスク再生装置において、再生データを復号するために用いられる標本クロックを生成する方法に関し、計測されたマーク／スペース長から次にSYNCパターンが出現する位置を予測し、その付近に予測波長窓、予測位置窓の２種類の窓を展開することによりSYNCパターンを特定し、SYNCパターン間隔から周波数の誤差を検出する周波数誤差検出方法および周波数誤差検出器を提供する。これによりSYNC検出率を向上および、誤検出率の低減を行う。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
まず、図1とは光ディスク再生装置の構成が異なるものはいろいろ有りうる。例えば、チャネルクロック再生処理のループの組み方が異なる構成があり、具体的には位相比較器の出力をループフィルタ以外のところに与えて周波数検出と位相同期のループを別系統としてもよい。また、周波数検出については周波数誤差検出器の入力に関し、アシンメトリ補正後の信号を入力とせずアシンメトリ補正前の信号を入力としても動作する。このようなことは容易に類推できるものである。

また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

この発明の一実施例による光ディスク再生装置構成例を示すブロック構成図。同実施例に関わるHD DVD再生信号のデータフォーマット図。同実施例の波長計測方法を説明するために示す略図。同実施例の周波数誤差検出器の例を示すブロック構成図。実施例の制御部構成図。同実施例の周波数誤差検出の動作を示すチャート図。同実施例のSYNC予測位置、SYNC予測波長窓およびSYNC予測位置窓の変遷の様子を示すチャート図。同実施例のSYNCパターン候補が変更される様子を示すチャート図。同実施例のフロー図。

符号の説明

Ｄ…光ディスク、１…光ディスク装置、１１…光学ピックアップ、１２…Ａ／Ｄコンバータ、１３…位相比較器、１４…周波数誤差検出器、１５…ループフィルタ、16…ＶＣＯ、17…適応等化器、18…最尤復号器。

Claims

再生信号の複数のサンプリング値を求め、この複数のサンプリング値から計測されるマーク/スペース長を基に、次にSYNCパターンが出現する位置を予測する予測位置窓、およびその波長を予測する予測波長窓の2種類の窓を展開して、SYNCパターンを特定し、このSYNCパターンの間隔から周波数の誤差を検出することを特徴とする周波数誤差検出器。
前記SYNCパターンの真偽を判定するため測定された間隔に予測位置を変更して予測位置窓の範囲を狭めてSYNCパターンを検出し、一定数連続してそのパターンを検出できた場合にそれらをSYNCパターンと特定し、このSYNCパターンの間隔から周波数の誤差を検出することを特徴とする請求項１に記載の周波数誤差検出器。
前記計測期間中にSYNCパターンが含まれていることを保障するよう計測された波長の数を計測し、当該期間中は前記予測位置窓の範囲外にあっても最長波長が計測された場合はそれをSYNCパターンと予測し、前記SYNC予測値とSYNC予測波長窓およびSYNC予測位置窓を変更することを特徴とした請求項１に記載の周波数誤差検出器。
前記SYNCパターンよりも短い波長や誤検出による長い波長の影響を緩和するため、周波数のキャプチャレンジに応じて測定されたマーク/スペース長のうち妥当なものだけを扱うことを特徴とした請求項１に記載の周波数誤差検出器。
前記SYNCパターンのうち、最長波長のみ測定することを特徴とした請求項１に記載の周波数誤差検出器。
再生信号の複数のサンプリング値を求め、この複数のサンプリング値から計測されるマーク/スペース長を基に、次にSYNCパターンが出現する位置を予測する予測位置窓、およびその波長を予測する予測波長窓の2種類の窓を展開して、SYNCパターンを特定し、このSYNCパターンの間隔から周波数の誤差を検出することを特徴とする周波数誤差検出方法。
前記SYNCパターンの真偽を判定するため測定された間隔に予測位置を変更して予測位置窓の範囲を狭めてSYNCパターンを検出し、一定数連続してそのパターンを検出できた場合にそれらをSYNCパターンと特定し、このSYNCパターンの間隔から周波数の誤差を検出することを特徴とする請求項１に記載の周波数誤差検出方法。
前記計測期間中にSYNCパターンが含まれていることを保障するよう計測された波長の数を計測し、当該期間中は前記予測位置窓の範囲外にあっても最長波長が計測された場合はそれをSYNCパターンと予測し、前記SYNC予測値とSYNC予測波長窓およびSYNC予測位置窓を変更することを特徴とした請求項１に記載の周波数誤差検出方法。
前記SYNCパターンよりも短い波長や誤検出による長い波長の影響を緩和するため、周波数のキャプチャレンジに応じて測定されたマーク/スペース長のうち妥当なものだけを扱うことを特徴とした請求項１に記載の周波数誤差検出方法。
前記SYNCパターンのうち、最長波長のみ測定することを特徴とした請求項１に記載の周波数誤差検出方法。
光ディスクから再生信号を読み取るピックアップヘッドと、
前記ピックアップヘッドが読み取った前記再生信号由来の信号を複数のサンプリング値にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ部と、
再生信号に基づく複数のサンプリング値を求め、この複数のサンプリング値から計測されるマーク/スペース長を基に、次にSYNCパターンが出現する位置を予測する予測位置窓、およびその波長を予測する予測波長窓の2種類の窓を展開して、SYNCパターンを特定し、このSYNCパターンの間隔から周波数の誤差を検出する周波数誤差検出器と、を具備することを特徴とする光ディスク装置。