JP2009170005A - クロック生成装置及びクロック生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジッターを抑えるためにＰＬＬのループ帯域を狭くした状態においても、周内変動を十分抑圧するのに必要なループゲインを備えた記録用クロック信号を発生できるようにする。
【解決手段】所定の間隔でスパイラル状に刻まれた光ディスクの案内溝から記録クロックを生成する際に、前記光ディスクを回転させるスピンドルモータの回転に同期したＦＧ信号（回転速度に応じた周波数の信号）を基に発生させた正弦波、余弦波を乗算する。そして、これらの正弦波、余弦波を積分器に通し、積分器の出力に対して、ＦＧ信号を基に発生させた正弦波、余弦波を再度乗算し、これらの乗算出力を加算した信号をＶＣＯの制御信号に用いることにより、前記光ディスクの回転周波数、もしくは回転周波数の逓倍周波数のみを増幅するＢＰＦを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はクロック生成装置及びクロック生成方法に関し、特に、光ディスクにデータを記録する時のクロックを生成するために用いて好適な技術に関する。

近年、映像信号の保存に適した安価な光学式記録媒体としてＣＤやＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が利用されている。これらの光学式記録媒体はディスク形状であり、その製造段階でディスク平面の内周から外周の方向、あるいは外周から内周に向けてスパイラル状の案内溝が予め設けられている。この案内溝、すなわちグルーブトラックをデータ記録トラックとして利用している。

また、近年では映像の画質に対して、高い品質で保存したいとするニーズが高く、従来のＳＤ（Standard Definition）映像から高画質なＨＤ（high definition）映像へと変化しつつある。これに伴い、記録媒体も高記録密度、記録容量の大容量化を図るためにＢＤ(Blu−ray−Disc)が利用されつつある。ＢＤにおいても、先のＣＤやＤＶＤと同じように、グルーブトラックをデータ記録トラックとして利用している。

このグルーブトラックは、所定の振幅と単一の周期をもってそれ自身が微小にうねっており（蛇行、揺動）これをウォブル（Wobble）と呼んでいる。この様子を図２に示す。
図２（ａ）は記録媒体の概略を示す図であり、図２（ｂ）はその一部を拡大して示す図である。

これらの記録媒体はいずれもディスク形状であり、その製造段階でディスク平面の内周から外周の方向、或いは外周から内周に向けてスパイラル状の案内溝（情報トラック）２０１が予め設けられている。この案内溝２０１は、基本的には所定の振幅と単一の周期をもってそれ自身が微小にうねっており（蛇行、揺動）これをウォブル（Wobble）と呼ぶ。

ディスク記録再生装置では、このウォブル信号をプッシュプル信号により検出し、そこから得られた信号成分をもとに物理位置情報検出、サーボの回転速度制御或いは記録クロックの生成を行う。また、図２（ｂ）に示すようにウォブルの上にレーザ光２０３を照射することで記録マーク２０２を生成し、データの記録を行う。

ディスク上の物理位置情報を認識するために、ウォブルに対しアドレス情報に基づいた変調が施されており、検出したウォブル信号を復調することでアドレス情報を認識することができる。例えば、ＢＤにおいては変調方式としてＭＳＫ（Minimum Shift Keying）とＳＴＷ（Saw Tooth Wobble）が用いられている。

ところで、これらの光ディスクシステムにおいては、ウォブルを光ピックアップで読み取り、その出力信号(ウォブル信号)に対して周波数逓倍、位相同期した信号を基準周波数信号として生成する。そして、これを記録時のクロックとして使用し、光ディスク上にデータ記録することにより、記録データとグルーブトラックとの位置関係を精度良く管理することを可能としている。たとえば、ＤＶＤ＋Ｒシステムにおいてはウォブルと記録クロックの関係は、「ウォブル：ＣＬＫ＝１：３２」と正確に決められている

ところで、ウォブル信号に対して周波数逓倍した記録クロックを生成するためには、ＰＬＬ（Phase−Locked−Loop）システムを使うが、ＰＬＬのループ設計では次の２点が重要な課題となる。

すなわち、第１の課題として、ウォブルを光ピックアップで読み取る際に、ディスクの偏心により、ディスクの回転の中でウォブル信号の周波数が変動する。このため、その変動にＰＬＬシステムが追従し、ウォブル信号に正確に同期した記録クロックを生成できるようにするためには、ＰＬＬのループゲインは十分高くなくてはならない。

ディスクをチャッキングする際のチャッキングずれ、光ディスク自体の偏心、スピンドルの回転ムラにより、光ディスクが一回転する間に線速度が変化するといった、周内変動が生じる。光ディスクの線速度が変化すると、その光ディスクから読み出したウォブル信号の周波数も相対的に変化して読み出されるため、ウォブルに対してＰＬＬシステムを組む場合、周内変動に対して十分追従できるだけのＰＬＬのループゲインが要求される。

また、第２の課題として、ウォブル信号には多様なノイズが重畳しているため、ＰＬＬが生成するクロックにはジッター（Jitter：時間軸のずれ）が発生する。このため、クロックのジッターを抑え、記録品位を向上させるためには、入力されるノイズに対してＰＬＬの感度を低くする必要がある。すなわち、ＰＬＬのループゲイン（ループ帯域）は十分小さくしなければならない。

センサーから読み出される信号には、レーザが発生するノイズ、センサー自体が発生するノイズ、記録時の記録データパターン等がウォブル信号に重畳してくる。これらのノイズがＰＬＬの帯域内に存在した場合、ＰＬＬにより生成されるクロックのジッターは増加する。

光ディスクのシステムにおいて、記録時のクロックジッターの悪化は、記録マークのジッターの悪化、再生ＲＦデータのジッターの悪化にそのままつながるので、ジッターが大きいと再生エラーを発生する可能性が大きくなる。

ジッターを抑圧するためには、ウォブルに重畳するノイズを抑圧すればよい。そのため、センサー出力信号に対しＢＰＦを用いるなどしてウォブル信号帯域外のノイズを除去する方法が一般的に採用されている。しかしながら、実際にはそれだけでは不十分であり、ＰＬＬのループ帯域を狭くして高域のノイズを除去し、ジッターを抑えるといった設計を行うことが必要となる。

特開６−２２３５０２号公報

前述したディスクの偏心に正確に追従できるクロック信号の補正を行うために、特許文献１に記載のクロック信号補正回路においては、ディスクの偏心量に従って、ＶＣＯをフィードフォワード制御するようにしている。

しかしながら、先にあげた二つの課題は互いに相反する要求であり、トレードオフの関係にあるので、二つの課題を同時に満たすことは非常に難しい問題点があった。
本発明は前述の問題点に鑑み、ジッターを抑えるためにＰＬＬのループ帯域を狭くした状態においても、周内変動を十分抑圧するのに必要なループゲインを備えた記録用のクロック信号を発生できるようにすることを目的としている。

本発明のクロック生成装置は、所定の周期で蛇行するトラックが形成された光ディスクに対して光ビームを照射する照射手段と、前記光ディスクからの光ビームの反射光を用いて前記トラックの蛇行周期に関連した周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成手段と、前記ウォブル信号と前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックとの間の位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差検出手段からの位相差検出出力における不要な高域成分を除去して出力する高域成分除去手段と、前記位相差検出手段からの位相差検出出力のうち、前記光ディスクの回転周波数に関連した周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段と、前記高域成分除去手段の出力と前記周波数成分抽出手段の出力とを加算する加算手段と、前記加算手段の加算結果に基づいて、前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックを生成するクロック生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明のクロック生成方法は、所定の周期で蛇行するトラックが形成された光ディスクに対して光ビームを照射する照射工程と、前記光ディスクからの光ビームの反射光を用いて前記トラックの蛇行周期に関連した周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成工程と、前記ウォブル信号と前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックとの間の位相差を検出する位相差検出工程と、前記位相差検出工程からの位相差検出出力における不要な高域成分を除去して出力する高域成分除去工程と、前記位相差検出工程からの位相差検出出力のうち、前記光ディスクの回転周波数に関連した周波数成分を抽出する周波数成分抽出工程と、前記高域成分除去工程の出力と前記周波数成分抽出工程の出力とを加算する加算工程と、前記加算工程の加算結果に基づいて、前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックを生成するクロック生成工程とを備えることを特徴とする。

本発明のプログラムは、所定の周期で蛇行するトラックが形成された光ディスクに対して光ビームを照射する照射工程と、前記光ディスクからの光ビームの反射光を用いて前記トラックの蛇行周期に関連した周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成工程と、前記ウォブル信号と前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックとの間の位相差を検出する位相差検出工程と、前記位相差検出工程からの位相差検出出力における不要な高域成分を除去して出力する高域成分除去工程と、前記位相差検出工程からの位相差検出出力のうち、前記光ディスクの回転周波数に関連した周波数成分を抽出する周波数成分抽出工程と、前記高域成分除去工程の出力と前記周波数成分抽出工程の出力とを加算する加算工程と、前記加算工程の加算結果に基づいて、前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックを生成するクロック生成工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、クロックジッターを抑えるためにＰＬＬのループ帯域を狭くした状態において、周内変動を十分抑圧するのに必要なループゲインを備えたループ特性を有する記録用クロック信号を発生することができる。

（第１の実施形態）
以下、図３を参照しながら本実施形態に係る記録用のクロック信号発生装置を含むデータ記録装置の全体構成及び動作について説明する。
図３に示すように、本実施形態のデータ記録装置Ｓは、ピックアップ１と、スピンドルモータ２と、スピンドルドライバ３と、レーザ駆動回路４と、パワー制御回路５と、エンコーダ６と、再生信号デコーダー９と、プロセッサ（ＣＰＵ）１０とを有する。

また、回転制御時の目標値を発生する目標値発生部１１と、目標値発生部１１の目標値と現在の回転周波数との差を求める周波数差検出部１２と、アナログ信号処理部Ａとデジタルウォブル信号処理部Ｂとから構成されている。

また、アナログ信号処理部Ａは再生増幅部２１とＢＰＦ（Band Pass Filter）２２とＡ/Ｄ変換器２３とから構成されており、デジタルウォブル信号処理部Ｂはウォブル信号プレ処理部３１とループフィルター３２とから構成されている。

これらのうち、アナログ信号処理部Ａとデジタルウォブル信号処理部ＢによりＰＬＬ回路が構成されており、本実施形態におけるクロック生成装置を構成する。また、本実施形態のデータ記録装置Ｓには、外部のホストコンピュータ（図示を省略する）から記録すべき情報データがインタフェース７を介して入力される。

次に、本実施形態のデータ記録装置Ｓの全体の動作を説明する。ピックアップ（ＰＵ）１は、図示を省略したレーザダイオード、偏光ビームスプリッタ、対物レンズ、光検出器等を含む。記録動作の際は、レーザ駆動回路４から供給される、記録情報データに基づいたレーザ駆動信号に応じて変化する出射パワーで光ビームを光ディスク１３の情報記録面に照射して記録情報データの記録を行う。また、読取り動作の際は、一定の出射パワー（読取パワー）で光ビームを照射して、光ディスク１３からの反射光を光検出器で受光するように動作する。

また、ピックアップ１は光検出器で受光した情報記録面からの反射光を、電気信号に変換して、適当なアナログ演算処理を施す。これにより、グルーブトラックのウォブル信号、並びに記録情報データ等を含んだ検出信号Ｓdtを生成し、再生増幅部２１に出力する。特に、トラックの蛇行周期に関連した周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成を行うことができる。

再生増幅部２１は、ピックアップ１から出力されたグルーブトラックのウォブル信号を担う検出信号Ｓdtを増幅し、ウォブル信号を含むＳppをＢＰＦ２２に出力する。また、読取り動作の際には、既に記録されている記録情報データに対応する増幅信号Ｓrfを再生信号デコーダー９に出力する。

再生信号デコーダー９は、入力された増幅信号Ｓrfに対して復調及びデインターリーブを施して入力された増幅信号Ｓrfをデコードして復調信号Sdmを生成し、この復調信号SdmをＣＰＵ１０に出力する。

一方、ＢＰＦ２２は、再生増幅部２１から供給されたプッシュプル情報信号Ｓppに含まれるノイズ成分を除去したウォブル信号SwobをＡ/Ｄ変換器２３に出力する。Ａ/Ｄ変換器２３は、入力されたウォブル信号Swobをデジタル化したウォブル信号Dwobをデジタルウォブル信号処理部Ｂに出力する。

ウォブル信号プレ処理部３１に関しての詳細は後述するが、Ａ/Ｄ変換器２３から出力されるデジタルウォブル信号Dwob信号とＶＣＯ２４からのクロックとの位相差を検出し、その位相誤差信号Pherrorをループフィルター３２に出力する。これにより、ウォブル信号に関連した周波数のクロックとの間の位相差を検出する。また、ウォブル信号Dwobに重畳された物理アドレス情報信号を検出し、ＣＰＵ１０に出力する。

ループフィルター３２はウォブル信号プレ処理部３１からの位相差信号を後述の如く処理し、処理後の信号ＦｃｏｎｔをＶＣ０２４及び周波数差検出部１２に出力する。ＶＣＯ２４は、Ｆｃｏｎｔの値に応じた周波数の記録用クロック信号Rclkを生成し、ウォブル信号プレ処理部３１、エンコーダ６並びにパワー制御回路５に出力する。

一方、目標値発生部１１はスピンドルが正常に動作し、ウォブルが目標となる周波数となるような（別の言い方をすれば、記録に適した線速度になるような）回転数時において、ＶＣＯ２４が制御される信号レベルを目標値として出力する。

周波数差検出部１２は、目標値発生部１１が出力した信号と、実際にＶＣＯ２４を制御している信号レベル(Fcont)との差を検出し、その検出信号SpinerrorをＣＰＵ１０に出力する。ＣＰＵ１０は、入力された検出信号Spinerrorに信号処理を施した後、回転制御信号Spincntとしてスピンドルドライバ３を介してスピンドルモータ２に供給する。これにより、スピンドルサーボが構成され、光ディスク１３は所定の回転数で回転させられることになる。

一方、インタフェース７は、ＣＰＵ１０の制御の下、図示を省略したホストコンピュータから送信されてくる記録情報データに対して、これをデータ記録装置Ｓに取り込むためのインタフェース動作を行う。そして、入力された記録情報データをＣＰＵ１０を介してエンコーダ６に出力する。

エンコーダ６は、ＶＣＯ２４から供給される記録用クロック信号Rclkをタイミング信号として、ＥＣＣ処理、１／７変調処理並びにスクランブル処理を施し、変調信号Ｓdecを生成してパワー制御回路５に出力する。

パワー制御回路５は、光ディスク１３上に形成される記録ピットの形状を良好にするために、ＶＣＯ２４から供給される記録用クロック信号Rclkに基づいて、変調信号Ｓdecの波形変換（いわゆる、ライトストラテジ処理）を行う。そして、記録信号Ｓrecとしてレーザ駆動回路４に出力する。

レーザ駆動回路４は、ピックアップ１における図示を省略したレーザダイオードを実際に駆動し、供給された記録信号Ｓrecに応じた出射パワーで光ビームを出射させるためのレーザ駆動信号を出力する。

ＣＰＵ１０は、記録動作の際は、ウォブル信号プレ処理部３１から供給される、ウォブルから検出した信号を元に、アドレス情報を復調・取得する。そして、光ディスク１３上のアドレス情報に対応する位置に記録情報データが記録されるようにデータ記録装置Ｓの全体動作を制御する。アドレス情報の取得は再生時にも可能である。

また、再生動作の際は、ＣＰＵ１０は、復調信号Sdmから光ディスク１３に記録されている記録情報データを取得し、その記録情報データを外部のホストコンピュータに出力するように、データ記録装置Ｓの全体動作を制御する。

次に、ウォブル信号プレ処理部３１の具体的な構成例について説明する。
図４に構成を説明するブロック図を示す。入力信号Dwobを正弦波とするならば、ＶＣＯ２４で発生したRclkでＮカウンター４０３を動作させる。Ｎカウンター４０３は、ＲＣＬＫをＮまでカウントすると、カウント値を０にリセットする。そして、そのカウント値に基づいて、たとえばテーブル演算によりＣＯＳ波発生部４０４で余弦波を発生させる。即ち、ＣＯＳ波発生部４０４は、Ｎカウンター４０３のカウント値に応じた値を持つテーブルを備え、カウント値に応じた値をこのテーブルから読み出してカウント値の０〜Ｎまでを１周期とする余弦波を発生する。Ｎカウンター４０３のカウント値は、ウォブルと記録クロックとの関係に基づく値である。例えば、ＤＶＤ＋Ｒシステムの場合Ｎ＝３２である。

入力ウォブル信号DwobとＣＯＳ波発生部４０４の出力は乗算部４０１で乗算される。乗算部４０１の出力をＬＰＦ４０２により高域成分除去を行う。これにより、ＬＰＦ４０２の出力にはウォブル信号DwobとＶＣＯ２４で発生したRclkの分周信号とのビート成分が位相誤差信号Pherrorとして出力される。

次に、図５を用いて本実施形態のＰＬＬシステムの概念を説明する。図５（ａ）において、実線はいわゆるラグリード形のループフィルターを用いたカットオフ周波数fcのループ特性を示している。ノイズを抑圧してジッターを低減させるためには、カットオフ周波数fcを低くする必要があり、その結果、回転周波数帯域でのゲインが低下する。

これに対し、本実施形態では、図５（ａ）中の破線で示すような、回転周波数でゲインピークを持つＢＰＦ（Band Pass Filter）特性を持つループフィルターを設けたことを特徴としている。図５（ｂ）にループフィルター３２の構成を示す。
図５（ｂ）のように、ウォブル信号プレ処理部３１の出力Pherrorに対し、ラグリード型のループフィルター５０２とは別に、回転周波数を中心としてゲインを持つＢＰＦ５０１を並列に配設している。そして、ループフィルター５０２の出力とＢＰＦ５０１の出力とを加算器５０３で加算し、その出力fcontをＬＰＦ５０４に供給して高域のノイズを抑圧し、その出力fcontでＶＣＯ(図３のＶＣＯ２４)を制御する。ＢＰＦ５０１は、位相差検出出力のうち、光ディスク１３の回転周波数に関連した周波数成分を抽出する周波数成分抽出を行う。

ループフィルター５０２、すなわちラグリード形のループフィルターの構成はよく知られた構成なので、ここでは説明を省き、回転周波数を中心としてゲインを持つＢＰＦ５０１の構成について、図１及び図７を用いて説明する。

図１は、ＢＰＦ５０１の要部構成を示す図である。
本実施形態のクロック生成装置は、光ディスク１３の回転周期に同期した信号としてＦＧ割り込み信号(ＦＧ＿ｉｎｔ)を用いる。この割り込み信号ＦＧ＿ｉｎｔは、光ディスク１３の一回転中に正確にＭ回発生する信号である(図１中ではＭ＝２４)。この割り込み信号ＦＧ＿ｉｎｔを利用すれば、光ディスク１３の回転周期に同期した各種信号を正確に生成することができる（図７のステップＳ７１）。

そこで、本実施形態では、図３のスピンドルモータ２の近傍に設けられたＦＧ発生器（図示せず）により発生されたＦＧ信号をＣＰＵ１０内のＦＧ割り込み発生器１０１に入力する。ＦＧ割り込み発生器１０１は、入力されたＦＧ信号をカウントし、その値が０〜２３まで変動し、２３になった時点で０にリセットする割り込み信号ＦＧ＿ｉｎｔを発生する。そして、この割り込み信号ＦＧ＿ｉｎｔを用いて、第１の周期信号生成手段において、第１の正弦波信号と第１の余弦波信号とを生成する。具体的には、第１のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部１０２は、ＦＧ＿ｉｎｔに応じた値を持つテーブルを備え、ＦＧ＿ｉｎｔに応じた値をこのテーブルから読み出す。そして、ディスクの回転に同期した第１の正弦波ＳＩＮ＿ｆｇ１と第１の余弦波ＣＯＳ＿ｆｇ１を生成する（図７のステップＳ７２）。

ウォブルの位相誤差信号Pherrorに、この第１の正弦波信号ＳＩＮ＿ｆｇ１と第１の余弦波信号ＣＯＳ＿ｆｇ１とを第１の乗算部１０３、第２の乗算部１０４により乗算する。そして、乗算した結果の位相誤差信号Pherrorの周波数成分のうち、割り込み信号ＦＧ＿ｉｎｔの周波数と近い周波数成分は低域(ＤＣ)へと周波数変換して検出する。いわゆる、ヘテロダイン検波を行う（ステップＳ７３）。

次に、乗算結果を第１の積分器１０７、第２の積分器１０８にそれぞれ通過させる。これにより、低域成分のみが強調され、高域成分は逆に減衰される第１の積分出力、及び第２の積分出力を生成する（図７のステップＳ７４）。この結果、位相誤差信号Pherror成分のうち、ディスク回転周期に同期した成分のみが第１の乗算部１０３、第２の乗算部１０４により低域に周波数変換され、第１の積分器１０７、第２の積分器１０８により増幅されて積分器の出力に表れる。

次に、ＦＧ割り込み発生器１０１が発生する割り込み信号ＦＧ＿ｉｎｔを用いて、第２の周期信号生成手段において、第２の正弦波信号と第２の余弦波信号とを生成する。具体的には、第２のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部１０６により、ディスクの回転に同期した第２の正弦波ＳＩＮ＿ｆｇ２と第２の余弦波ＣＯＳ＿ｆｇ２を生成する（図７のステップＳ７５）。

次に、第１の積分器１０７の積分出力と第２の正弦波信号ＳＩＮ＿ｆｇ２とを第３の乗算部１０９により乗算する。また、第２の積分器１０８の積分出力と第２の余弦波信号ＣＯＳ＿ｆｇ２とを第４の乗算部１１０により乗算することにより、低域(ＤＣ)の周波数へと変調された信号をディスクの回転周波数帯に再度周波数変調する（図７のステップＳ７６）。

次に、第３の乗算部１０９及び第４の乗算部１１０の出力を加算器１１１により加算してＦＧ＿fcontを生成する（ステップＳ７７）。加算器１１１の加算結果であるＦＧ＿fcontは、もとの位相誤差信号Pherrorの成分のうち、回転周波数に同期した成分となっている。すなわち、光ディスク１３の周内変動成分を増幅した信号となっている。この信号ＦfcontをＶＣＯ２４の制御信号として出力する（図７のステップＳ７８）。次に、ステップＳ７９において、処理を終了するか否かを判断する。この判断の結果、処理を終了しない場合にはステップＳ７１に戻って前述した処理を繰り返し行う。なお、前述した各処理は、制御手段として機能するＣＰＵ１０の制御に基いて行われる。

前述したように、従来のラグリード型のループフィルターのみの構成では、ＰＬＬに入力されるノイズを抑圧し、クロックジッターを低下させるためにはループフィルターの帯域を極端に絞らなければならなかった。その結果、ゲイン低下を招き、ディスクの周内変動成分に対し十分な追従ができなかった。

それに対して、本実施形態の場合には、ＦＧ割り込みを利用したディスクの周内変動成分を増幅するＢＰＦ型のフィルターを並列に用いた。これにより、ループフィルターの帯域を絞りつつも、ディスクの周内変動成分に対し十分追従できるゲインを得ることができる。

また、図１の第１のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部１０２と、第２のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部１０６が出力するＳＩＮ波及びＣＯＳ波は、例えば、ＳＩＮ、ＣＯＳのテーブルをあらかじめ用意しておく。そして、ＦＧ割り込み(ＦＧ＿ｉｎｔ)毎にテーブル値を読み出すことにより実現可能である。また、第１のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部１０２と第２のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部１０６のテーブルをずらすことにより、ＳＩＮ＿ｆｇ１・ＣＯＳ＿ｆｇ１とＳＩＮ＿ｆｇ２・ＣＯＳ＿ｆｇ２との位相差を自由に変更することができる。

実際の信号処理において、乗算部や積分器の演算時間等で、ＦＧ＿fcontは位相誤差信号Pherrorに対し、ある位相遅れを持って出力される。そして、ＳＩＮ＿ｆｇ１・ＣＯＳ＿ｆｇ１と、ＳＩＮ＿ｆｇ２・ＣＯＳ＿ｆｇ２との位相差を調整することにより、その位相遅れを緩和することが可能となる。

これにより、従来のループフィルター５０２と本実施形態の特徴とするＢＰＦ５０１を並列に利用したＰＬＬシステムの系において、ループの安定性の改善を図ることができる。

また、実際のクロック発生システムにおいて、第１の積分器１０７、第２の積分器１０８は、ＢＰＦ５０１の帯域を決定付けるとともに、ＰＬＬの引きこみ過程において、引きこみが完了するまでの時定数にも影響する。

すなわち、ＢＰＦ５０１の帯域が広ければＰＬＬの引き込み時間は短縮されるが、ディスク回転周波数付近の不要なノイズ成分を増幅し、ＰＬＬループの安定性を損なうことにもつながる。このような問題点に対する手段として、ＰＬＬの引きこみ過程においては第１の積分器１０７、第２の積分器１０８の帯域を広く設定する。そして、引き込み終了後（位相ロック後）は第１の積分器１０７、第２の積分器１０８の帯域を狭くするといった機構が有効である。

また、実際のクロック発生システムにおいて、光ディスク１３上に欠陥や傷があった場合、その欠陥や傷により、センサーが正しいウォブル信号が読み出せず、ＰＬＬがその誤ったウォブルに追従することにより、一時的にクロックが揺すられてしまう。

通常はこれを避けるため、欠陥や傷があった際にはＰＬＬに何かしらの保護をかける。例えば、欠陥や傷を検出した際には、図３のウォブル信号プレ処理部３１から出力される位相誤差信号Pherrorをゼロにホールドすればよい。これにより、欠陥や傷を検出中は、その直前の制御値をループフィルターはホールドし、その制御値に従いフリーラン状態となる。欠陥や傷が時間的に十分短い場合は、従来のラグリード型のループフィルターのみの構成においても、欠陥や傷に対して十分な機能を果たす。

ただし、欠陥や傷が長時間に渡った場合、もしくは偏心が大きい光ディスク１３の場合、または線速度の変化が大きい箇所に欠陥・傷があった場合においては、欠陥や傷の期間ＰＬＬがフリーラン状態で動作したあとで問題が発生することがある。すなわち、欠陥や傷の箇所が終わり、ＰＬＬがフリーラン制御からウォブル制御に遷移した際に、欠陥や傷期間の前後における線速度の違いから、ＰＬＬが過渡的にショックを受けることがある。

この様子を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。図６（ａ）は、ＶＣＯ制御信号とディスクの１周期間との関係を説明する波形図である。また、図６（ｂ）は欠陥・傷検出が行われた期間を示している。図６（ｃ）は、従来のケースを示し、ＰＬＬが過渡的にショックを受けている様子を示している。

本実施形態の構成の場合、欠陥や傷を検出した際、図３のウォブル信号プレ処理部３１から出力される位相誤差信号Pherrorをゼロにホールドした場合、図１において入力信号Pherrorがゼロになる。このため、従来のループフィルター同様に、第１の積分器１０７、第２の積分器１０８の値は欠陥や傷を検出する直前の値が保持されるが、この保持値はディスクの周内変動成分をＤＣに変換した値であり、ディスクが数回転してもその値はほとんど変わらない。

よって、第１の乗算部１０９、第２の乗算部１１０、加算器１１１によって、前述したＤＣ値がディスクの回転周波数帯に周波数変調された信号ＦＧ＿fcontが生成される。この信号ＦＧ＿fcontで制御されるＶＣＯ２４の制御信号(Fcont)は、欠陥・傷の期間中でも、ＰＬＬがウォブルに追従している場合と近い動きをする。このため、欠陥や傷が長時間に渡った場合においても、欠陥や傷の箇所が終わり、ＰＬＬがフリーラン制御からウォブル制御に遷移した際において、欠陥や傷期間の前後における線速度の違いが少ない。すなわち、図６（ｄ）に示すように、ＰＬＬが受けるショックを小さくすることができる。

以上に述べたように、本実施形態のようにしてクロックを発生することにより、ウォブルから記録クロックを生成するＰＬＬシステムにおいて、スピンドルの回転に同期したＦＧ信号を用いる。そして、ディスクの回転周波数、もしくは回転周波数の逓倍周波数成分を増幅するＢＰＦを形成する。さらに、その出力をＶＣＯ２４の制御信号に用いることにより、クロックのジッターを十分低く抑えつつ、ウォブルの周内変動に対して十分追従することのできるループゲインを備えたＰＬＬループ特性を得ることができる。

また、本実施形態のクロック発生装置を用いることにより、欠陥や傷が光ディスク１３上に存在した場合においても、欠陥や傷の期間、そして欠陥や傷からＰＬＬが復帰する際、ＰＬＬをショックから保護し、安定したＣＬＫを生成することができる。

（本発明に係る他の実施の形態）
前述した本発明の実施の形態におけるクロック生成装置を構成する各手段は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施の形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

なお、本発明は、前述したクロック生成方法における各工程を実行するソフトウェアのプログラム（実施の形態では図７に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接、あるいは遠隔から供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

プログラムを供給するための記録媒体としては種々の記録媒体を使用することができる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。

また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施の形態の機能が実現される他、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行うことによっても前述した実施の形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施の形態の機能が実現される。

本発明の実施形態を示し、ＰＬＬのループフィルターの構成を示すブロック図である。 実施形態の光ディスクにおけるトラックの様子の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、ＰＬＬ回路を含むデータ記録装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示し、ＰＬＬ回路における位相誤差検出回路の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示し、ＰＬＬにおけるループフィルターの構成を概念的に説明する図である。 欠陥や傷時におけるＰＬＬの応答例を説明する波形図である。 ＶＣＯを制御するクロックを生成する手順の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０１ ＦＧ割り込み発生器
１０２ 第１のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部
１０３ 第１の乗算部
１０４ 第２の乗算部
１０６ 第２のＳＩＮ／ＣＯＳ発生部
１０７ 第１の積分器
１０８ 第２の積分器
１０９ 第３の乗算部
１１０ 第４の乗算部
１１１ 加算器

Claims (12)

1. 所定の周期で蛇行するトラックが形成された光ディスクに対して光ビームを照射する照射手段と、
   前記光ディスクからの光ビームの反射光を用いて前記トラックの蛇行周期に関連した周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成手段と、
   前記ウォブル信号と前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックとの間の位相差を検出する位相差検出手段と、
   前記位相差検出手段からの位相差検出出力における不要な高域成分を除去して出力する高域成分除去手段と、
   前記位相差検出手段からの位相差検出出力のうち、前記光ディスクの回転周波数に関連した周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
   前記高域成分除去手段の出力と前記周波数成分抽出手段の出力とを加算する加算手段と、
   前記加算手段の加算結果に基づいて、前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックを生成するクロック生成手段とを備えることを特徴とするクロック生成装置。
2. 前記周波数成分抽出手段は、前記光ディスクの回転周期に同期したＦＧ信号に基づいて、第１の正弦波信号と第１の余弦波信号とを生成する第１の周期信号生成手段、及び第２の正弦波信号と第２の余弦波信号とを生成する第２の周期信号生成手段と、
   前記位相差検出手段の出力に対して前記第１の正弦波信号を乗算する第１の乗算手段と、
   前記位相差検出手段の出力に対して前記第１の余弦波信号を乗算する第２の乗算手段と、
   前記第１の乗算手段の出力を積分する第１の積分手段と、
   前記第２の乗算手段の出力を積分する第２の積分手段と、
   前記第１の積分手段からの積分出力と前記第２の正弦波信号とを乗算する第３の乗算手段と、
   前記第２の積分手段からの積分出力と前記第２の余弦波信号とを乗算する第４の乗算手段と、
   前記第３の乗算手段の出力と前記第４の乗算手段の出力とを加算して出力する加算手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のクロック生成装置。
3. 前記第１の乗算手段において乗算する第１の正弦波信号及び前記第２の乗算手段において乗算する第１の余弦波信号と、前記第３の乗算手段において乗算する第２の正弦波信号及び前記第４の乗算手段において乗算する第２の余弦波信号との位相を異ならせることを特徴とする請求項２に記載のクロック生成装置。
4. 入力信号の位相と出力信号の位相とを同期させるＰＬＬ回路を有し、
   前記ＰＬＬ回路が位相ロックする前と位相ロックした後とで、前記第１の積分手段及び第２の積分手段の帯域を切り替えることを特徴とする請求項２に記載のクロック生成装置。
5. 前記光ディスク上の欠陥・傷を検出する検出手段を有し、
   前記光ディスクからデータを再生、もしくはデータを記録する際に、前記検出手段から前記光ディスク上に欠陥・傷が存在することを検出した信号が出力された場合には、その検出信号により前記ＰＬＬ回路で検出される位相誤差信号をゼロにホールドすることを特徴とする請求項４に記載のクロック生成装置。
6. 所定の周期で蛇行するトラックが形成された光ディスクに対して光ビームを照射する照射工程と、
   前記光ディスクからの光ビームの反射光を用いて前記トラックの蛇行周期に関連した周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成工程と、
   前記ウォブル信号と前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックとの間の位相差を検出する位相差検出工程と、
   前記位相差検出工程からの位相差検出出力における不要な高域成分を除去して出力する高域成分除去工程と、
   前記位相差検出工程からの位相差検出出力のうち、前記光ディスクの回転周波数に関連した周波数成分を抽出する周波数成分抽出工程と、
   前記高域成分除去工程の出力と前記周波数成分抽出工程の出力とを加算する加算工程と、
   前記加算工程の加算結果に基づいて、前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックを生成するクロック生成工程とを備えることを特徴とするクロック生成方法。
7. 前記周波数成分抽出工程は、前記光ディスクの回転周期に同期したＦＧ信号に基づいて、第１の正弦波信号と第１の余弦波信号とを生成する第１の周期信号生成工程、及び第２の正弦波信号と第２の余弦波信号とを生成する第２の周期信号生成工程と、
   前記位相差検出工程の出力に対して前記第１の正弦波信号を乗算する第１の乗算工程と、
   前記位相差検出工程の出力に対して前記第１の余弦波信号を乗算する第２の乗算工程と、
   前記第１の乗算工程の出力を積分する第１の積分工程と、
   前記第２の乗算工程の出力を積分する第２の積分工程と、
   前記第１の積分工程からの積分出力と前記第２の正弦波信号とを乗算する第３の乗算工程と、
   前記第２の積分工程からの積分出力と前記第２の余弦波信号とを乗算する第４の乗算工程と、
   前記第３の乗算工程の出力と前記第４の乗算工程の出力とを加算して出力する加算工程とを有することを特徴とする請求項６に記載のクロック生成方法。
8. 前記第１の乗算工程において乗算する第１の正弦波信号及び前記第２の乗算工程において乗算する第１の余弦波信号と、前記第３の乗算工程において乗算する第２の正弦波信号及び前記第４の乗算工程において乗算する第２の余弦波信号との位相を異ならせることを特徴とする請求項７に記載のクロック生成方法。
9. 入力信号の位相と出力信号の位相とを同期させるＰＬＬ回路を有し、
   前記ＰＬＬ回路が位相ロックする前と位相ロックした後とで、前記第１の積分工程及び第２の積分工程の帯域を切り替えることを特徴とする請求項７に記載のクロック生成方法。
10. 前記光ディスク上の欠陥・傷を検出する検出工程を有し、
    前記光ディスクからデータを再生、もしくはデータを記録する際に、前記検出工程において前記光ディスク上に欠陥・傷が存在することを検出した信号を出力した場合には、その検出信号により前記ＰＬＬ回路で検出される位相誤差信号をゼロにホールドすることを特徴とする請求項９に記載のクロック生成方法。
11. 所定の周期で蛇行するトラックが形成された光ディスクに対して光ビームを照射する照射工程と、
    前記光ディスクからの光ビームの反射光を用いて前記トラックの蛇行周期に関連した周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成工程と、
    前記ウォブル信号と前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックとの間の位相差を検出する位相差検出工程と、
    前記位相差検出工程からの位相差検出出力における不要な高域成分を除去して出力する高域成分除去工程と、
    前記位相差検出工程からの位相差検出出力のうち、前記光ディスクの回転周波数に関連した周波数成分を抽出する周波数成分抽出工程と、
    前記高域成分除去工程の出力と前記周波数成分抽出工程の出力とを加算する加算工程と、
    前記加算工程の加算結果に基づいて、前記ウォブル信号に関連した周波数のクロックを生成するクロック生成工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
12. 請求項１１に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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