JP2011243255A - Optical disk drive - Google Patents

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Atsushi Kikukawa
敦 菊川
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Hitachi LG Data Storage Inc
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize separation between a reproduction signal and a high frequency component that hinder a high-speed reproduction of an optical disk.SOLUTION: An optical disk drive comprises means (11) for converting a pulse reproduction signal into a temporal discretized signal at a channel clock frequency, means (71) for suppressing a bright-line spectrum resulted from a pulse drive light-emission from a laser source in the temporal discretized signal, and means (72) for suppressing a high frequency component of the reproduction signal in the temporal discretized signal.

Description

本発明は、光ディスクドライブの再生技術、特に高速再生に優れた光ディスクドライブに関する。   The present invention relates to an optical disk drive reproduction technique, and more particularly to an optical disk drive excellent in high-speed reproduction.

本発明の適用範囲は、Blu-ray Disc(BD)に限定されないが、以下に於ける説明ではBDを前提とし、また、用語もBDで使用されるものを基本とする。   The scope of application of the present invention is not limited to Blu-ray Disc (BD), but in the following description, BD is assumed, and the terminology is based on what is used in BD.

BDを初めとする現行の光ディスク装置の多くは、その光源として用いているレーザダイオードが発する雑音を抑制するために高周波重畳法を採用している。この技術は、非特許文献1で開示されており、また当業者間では公知のことであるので、本発明に必要な事項のみ以下に述べ、それ以上は詳述しない。   Many of the current optical disk devices including BD employ a high-frequency superposition method in order to suppress noise generated by a laser diode used as the light source. Since this technique is disclosed in Non-Patent Document 1 and is well known to those skilled in the art, only matters necessary for the present invention will be described below, and further details will not be described in detail.

ディスクで反射されたレーザ光が発振中のレーザダイオードに入射すると発振状態が不安定化する結果、著しいレーザ雑音を生じる。これを回避するために、高周波重畳法が用いられている。これは、レーザダイオードの駆動信号に高周波信号を重畳させてレーザをパルス発光させているために高周波重畳法と呼ばれている。その際の発光波形の模式図を図2に示す。即ち、発光と消光とを交互に繰り返している。ここで、レーザパルスの間隔(変調周期)とそれに対する発光期間との比率(デューティ比)は、レーザ雑音が最小になるように調整されるパラメータである。即ち、ディスクから反射されてきたレーザパルスがレーザ発振中にレーザダイオードに入射しないように周波数とデューティ比を選択する。   When the laser beam reflected by the disk enters the oscillating laser diode, the oscillation state becomes unstable, resulting in significant laser noise. In order to avoid this, a high-frequency superposition method is used. This is called a high-frequency superposition method because a laser emits pulses by superimposing a high-frequency signal on a laser diode drive signal. A schematic diagram of the light emission waveform at that time is shown in FIG. That is, light emission and quenching are repeated alternately. Here, the ratio (duty ratio) between the interval between laser pulses (modulation period) and the light emission period with respect to the interval is a parameter adjusted so that laser noise is minimized. That is, the frequency and the duty ratio are selected so that the laser pulse reflected from the disk does not enter the laser diode during laser oscillation.

レーザの発光波形が図2に示したような形状であるので、仮に再生用のフォトダイオード及び電流電圧変換アンプによる帯域制限が皆無であったとすると、再生信号波形は、図3に示すような形状になる。以後、このような再生パルス列からなる信号をパルス再生信号と呼ぶことにする。ここで、図3中の破線は、仮にレーザを高周波重畳時のレーザパルスのピークと同じ出力で連続発振させた場合に得られる再生信号波形である。つまり、パルス再生信号の上側包絡線の形状は連続光による再生波形となっている。従って、包絡線検波、即ち、重畳する高周波電流の周波数よりも十分に低い遮断周波数を有する低域通過フィルタにパルス再生信号を通すことにより、所望の再生波形を得ることが出来る。現行の大半の光ディスク装置では、フォトディテクターと電流電圧変換アンプとからなる系及びアナログ等化器の帯域制限により、このことが実現されている。   Since the emission waveform of the laser has a shape as shown in FIG. 2, assuming that there is no band limitation due to the reproduction photodiode and the current-voltage conversion amplifier, the reproduction signal waveform has the shape as shown in FIG. become. Hereinafter, a signal including such a reproduction pulse train is referred to as a pulse reproduction signal. Here, the broken line in FIG. 3 is a reproduced signal waveform obtained when the laser is continuously oscillated with the same output as the peak of the laser pulse at the time of high frequency superposition. That is, the shape of the upper envelope of the pulse reproduction signal is a reproduction waveform by continuous light. Therefore, a desired reproduction waveform can be obtained by passing the pulse reproduction signal through an envelope detection, that is, a low-pass filter having a cutoff frequency sufficiently lower than the frequency of the superimposed high-frequency current. In most of the current optical disk apparatuses, this is realized by the band limitation of the system including the photodetector and the current-voltage conversion amplifier and the analog equalizer.

パルス再生信号のスペクトルの一例を図4に示す。再生速度は8倍速で、重畳した高周波信号の周波数は400MHz、パルスのデューティ比は0.2である。0〜132 MHzにある成分が再生信号である。また、再生信号をパルス化するということは振幅変調の一種であるから重畳した高周波信号の輝線スペクトルと、その近傍に変調された再生信号成分が観測される。パルス再生信号のスペクトルは,図4に示したように、再生信号成分と高周波重畳信号の輝線スペクトルを伴った再生信号の高調波成分とから構成される。以後,変復調技術に於ける慣例に従い高周波重畳信号をキャリアと呼ぶこととする。また,特に断らない限り再生信号高調波成分とキャリアの高調波を合わせたものを単に高調波成分と呼ぶこととする。   An example of the spectrum of the pulse reproduction signal is shown in FIG. The reproduction speed is 8 times, the frequency of the superimposed high frequency signal is 400 MHz, and the duty ratio of the pulse is 0.2. A component at 0 to 132 MHz is a reproduction signal. In addition, since the pulsed reproduction signal is a kind of amplitude modulation, the bright line spectrum of the superimposed high-frequency signal and the reproduction signal component modulated in the vicinity thereof are observed. As shown in FIG. 4, the spectrum of the pulse reproduction signal is composed of a reproduction signal component and a harmonic component of the reproduction signal accompanied by the bright line spectrum of the high frequency superimposed signal. Hereinafter, the high-frequency superimposed signal will be referred to as a carrier in accordance with the custom in modulation / demodulation technology. Unless otherwise specified, a combination of the reproduction signal harmonic component and the carrier harmonic is simply referred to as a harmonic component.

適切なキャリア周波数は、専らピックアップの光路長で決定される。BD規格に準拠した評価機では400MHzである。しかし、ピックアップの光路長を十分に短く設計すれば、これよりも高い周波数を用いることも可能である。   The appropriate carrier frequency is determined solely by the optical path length of the pickup. In an evaluation machine that conforms to the BD standard, it is 400 MHz. However, a higher frequency can be used if the optical path length of the pickup is designed to be sufficiently short.

再生倍速を上げると当然再生信号帯域が広がる。BDの場合、再生信号帯域の上限は、ほぼ2Tマーク−2Tスペース(T:チャネルクロック周期)の繰り返し信号周波数(以後、2T周波数)と同じで、これはチャネルクロック周波数の1/4である。BD1倍速のチャネルクロック周波数は66MHzであるから、2T周波数は、1倍速では16.5MHz、8倍速で132MHz、10倍速では165MHzに達する。つまり、8倍速以上ともなれば再生信号帯域の上限とキャリア周波数が相当に接近することになる。その結果、フォトディテクターと電流電圧変換アンプとからなる系及びアナログ等化器の帯域制限によりキャリアの輝線スペクトルを十分に抑圧することが極めて難しくなる。   When the playback speed is increased, the playback signal band naturally increases. In the case of BD, the upper limit of the reproduction signal band is almost the same as the repetition signal frequency (hereinafter referred to as 2T frequency) of 2T mark-2T space (T: channel clock period), which is 1/4 of the channel clock frequency. Since the channel clock frequency of BD 1 × speed is 66 MHz, the 2T frequency reaches 16.5 MHz at 1 × speed, 132 MHz at 8 × speed, and 165 MHz at 10 × speed. That is, if the speed is 8 times or more, the upper limit of the reproduction signal band and the carrier frequency are considerably close. As a result, it becomes extremely difficult to sufficiently suppress the carrier emission line spectrum due to the band limitation of the system including the photodetector and the current-voltage conversion amplifier and the analog equalizer.

この困難を解決する技術として特許文献1及び2に開示されているようにパルス再生信号の各パルスの頂点をサンプリングするものがある。この方式を実装するためにはフォトディテクターや電流電圧変換アンプの動作帯域が従来方式に比較して数倍必要になるという実装上の難点がある。   As a technique for solving this difficulty, there is a technique for sampling the apex of each pulse of a pulse reproduction signal as disclosed in Patent Documents 1 and 2. In order to implement this method, there is a mounting difficulty that the operation band of the photodetector and the current-voltage conversion amplifier is required several times that of the conventional method.

また、再生信号とキャリアの分離を容易にする別の技術として、特許文献3に開示されているように、キャリアの輝線スペクトルを適応等化器の減衰域に周波数変換する方式がある。ここで、特許文献3は、本願にインコーポレートされる。   Further, as another technique for facilitating separation of a reproduction signal and a carrier, there is a method of frequency-converting the bright line spectrum of a carrier into an attenuation region of an adaptive equalizer as disclosed in Patent Document 3. Here, Patent Document 3 is incorporated into the present application.

図5を用いて、この技術の要点を以下に説明する。図5は、上記課題を解決するために適切なキャリア周波数の条件を示したものである。ここで、fHF、fclk、f2Tは、それぞれキャリア周波数、チャネルクロック周波数、2T周波数を表す。ここで、2T周波数が再生信号帯域上端であるとみなしている。以後も、特に必要がない限り2T周波数が再生信号帯域上端であるとみなす。また、図5中で101は再生信号帯域を現し、102は、適応等化器の振幅伝達特性を模式的に表したものである。また、図5中では、キャリアの輝線スペクトル103及びサンプリングによって生じたエイリアス信号の輝線スペクトル104を共に模式的に矢印つきの半直線で表示している。図5に示したように、キャリア周波数を(数1)で指定される範囲内に置くことにより上記課題を解決することが可能となる。 The main points of this technique will be described below with reference to FIG. FIG. 5 shows the conditions of an appropriate carrier frequency for solving the above-mentioned problem. Here, f HF , f clk , and f 2T represent a carrier frequency, a channel clock frequency, and a 2T frequency, respectively. Here, the 2T frequency is regarded as the upper end of the reproduction signal band. Thereafter, the 2T frequency is regarded as the upper end of the reproduction signal band unless otherwise required. In FIG. 5, 101 represents a reproduction signal band, and 102 schematically represents the amplitude transfer characteristic of the adaptive equalizer. Also, in FIG. 5, the carrier bright line spectrum 103 and the bright line spectrum 104 of the alias signal generated by sampling are both schematically shown as a half line with an arrow. As shown in FIG. 5, the above problem can be solved by setting the carrier frequency within the range specified by (Equation 1).

この時、信号処理システムの構成の中にデジタル低域通過フィルタまたは低域通過特性を有するデジタル等化器が含まれることが前提となる。適応等化器は、これにあたる。そのような信号処理システムの例を図6に示す。図6には、光ディスクドライブのうち、再生信号のAD変換後の信号処理システムの構成のみを示し、その他の部分は省略している。入力信号は、AD変換器11でAD変換された後、適応等化器32で等化され、ヴィタビ復号器53で復号される。適応等化器は、FIR(finite impulse response)フィルタである。復号結果は、LMS(least mean square)制御器54に入力される。LMS制御器には、適応等化器出力も入力される。LMS制御器は、LMSアルゴリズムに従い、復号結果とヴィタビ復号器のPR(partial response)クラスから得られるターゲット波形と適応等化器出力を比較し、両者の差が最小になるように適応等化器の各タップ係数を増減させる。尚、LMSアルゴリズム及びそれを用いた適応等化器に関しては、当業者の間で広く知られた技術であるのでこれ以上の説明は省略する。 At this time, it is assumed that the configuration of the signal processing system includes a digital low-pass filter or a digital equalizer having a low-pass characteristic. The adaptive equalizer corresponds to this. An example of such a signal processing system is shown in FIG. FIG. 6 shows only the configuration of the signal processing system after AD conversion of the reproduction signal in the optical disk drive, and other parts are omitted. The input signal is AD converted by the AD converter 11, equalized by the adaptive equalizer 32, and decoded by the Viterbi decoder 53. The adaptive equalizer is a FIR (finite impulse response) filter. The decoding result is input to an LMS (least mean square) controller 54. An adaptive equalizer output is also input to the LMS controller. The LMS controller compares the decoding result with the target waveform obtained from the PR (partial response) class of the Viterbi decoder and the output of the adaptive equalizer according to the LMS algorithm, so that the difference between the two is minimized. Increase or decrease each tap coefficient. Since the LMS algorithm and the adaptive equalizer using the LMS algorithm are techniques widely known among those skilled in the art, further explanation is omitted.

適応等化器の出力は、位相比較器22にも入力される。位相比較器は、信号処理システムの駆動クロックと再生信号の位相を比較する。その結果は、ループフィルタ23によって平滑化され、DA変換器12に入力される。DA変換器出力は、電圧制御発振器24に周波数制御信号として入力される。電圧制御発振器は、周波数制御信号の指示に応じた周波数で発振する。電圧制御発振器の出力は、AD変換器の駆動クロックとして使用される。また、図示されていないが、図6中の各デジタル要素の駆動クロックとしても使用される。以上の閉ループでPLL(phase locked loop)を構成しており、入力信号のクロックと信号処理システムの駆動クロックとの同期をとることができる。   The output of the adaptive equalizer is also input to the phase comparator 22. The phase comparator compares the driving clock of the signal processing system with the phase of the reproduction signal. The result is smoothed by the loop filter 23 and input to the DA converter 12. The DA converter output is input to the voltage controlled oscillator 24 as a frequency control signal. The voltage controlled oscillator oscillates at a frequency according to the instruction of the frequency control signal. The output of the voltage controlled oscillator is used as a drive clock for the AD converter. Although not shown, it is also used as a drive clock for each digital element in FIG. The above closed loop constitutes a PLL (phase locked loop), and the clock of the input signal and the drive clock of the signal processing system can be synchronized.

なお、キャリア周波数が高周波重畳法によるレーザ雑音抑圧条件(ピックアップ内のレーザダイオードからディスクまでの光学的距離によって決定される)を満たしていることは当然のことである。   It is natural that the carrier frequency satisfies the laser noise suppression condition (determined by the optical distance from the laser diode in the pickup to the disk) by the high frequency superimposition method.

数1で指定される範囲にキャリア周波数を設定すると、これはチャネルクロック周波数の1/2よりも高いのでエイリアスを起こす。この様子を簡単に説明すると、キャリア周波数信号は正弦波であるから、その位相は時刻tとともに、2πfHFtで増加するのに対し、これをチャネルクロック周波数(位相は2πfclk tで増加)でサンプリングするのでキャリアをサンプルする位相が2π(fclk- fHF)tで変化する。つまり、サンプリング後のデータは周波数fclk- fHFである正弦波と等価である。よって、キャリア周波数を数1で指定される範囲内に設定した場合、サンプリングによって数2で表された周波数範囲内に変換される。キャリアのエイリアスの周波数をf aliasedとすると、 If the carrier frequency is set in the range specified by Equation 1, it is aliased because it is higher than half the channel clock frequency. Briefly explaining this, since the carrier frequency signal is a sine wave, its phase increases at 2πf HF t with time t, whereas this increases with the channel clock frequency (phase increases with 2πf clk t). Since sampling is performed, the phase at which the carrier is sampled changes by 2π (f clk -f HF ) t. That is, the data after sampling is equivalent to a sine wave having a frequency f clk -f HF . Therefore, when the carrier frequency is set within the range specified by Equation 1, the carrier frequency is converted into the frequency range represented by Equation 2 by sampling. If the alias frequency of the carrier is f aliased ,

ここで、前述のように適応等化器の伝達特性は、再生信号を通過させる低域通過フィルタである。つまり、キャリア信号のエイリアスは適応等化器の阻止域に来るようにしてある。よって、キャリア信号のエイリアスは適応等化器によって減衰される。これにより、フォトディテクターとアナログ等化器の低域通過特性では不十分であったキャリアの減衰を補うことが出来る。 Here, as described above, the transfer characteristic of the adaptive equalizer is a low-pass filter that passes the reproduction signal. In other words, the alias of the carrier signal comes to the stop band of the adaptive equalizer. Therefore, the alias of the carrier signal is attenuated by the adaptive equalizer. As a result, it is possible to compensate for carrier attenuation, which is insufficient with the low-pass characteristics of the photodetector and the analog equalizer.

即ち、エイリアシングを積極的に利用してキャリア周波数を適応等化器の阻止域へと周波数変換することによりキャリアを適応等化器で減衰させることを可能にしている。   That is, the carrier can be attenuated by the adaptive equalizer by actively converting the carrier frequency to the stop band of the adaptive equalizer by actively using aliasing.

尚、図6で位相比較器を適応等化器より後段に置いているのは位相比較を行う前にキャリアを減衰させておくためである。適応等化器は、ヴィタビ復号器が要求する波形に近付くように再生信号を等化する。今の場合、キャリアは不要な成分であるから適応等化器はこれを抑圧する方向に作用する。   The reason why the phase comparator is placed after the adaptive equalizer in FIG. 6 is to attenuate the carrier before performing the phase comparison. The adaptive equalizer equalizes the reproduced signal so as to approach the waveform required by the Viterbi decoder. In this case, since the carrier is an unnecessary component, the adaptive equalizer acts in a direction to suppress this.

特開2007-073147号(対応US2007/0053262)JP2007-073147 (corresponding US2007 / 0053262) 特開2008-217913号(対応US2008/0219132)JP 2008-217913 (corresponding US2008 / 0219132) 特開2009-187593号(対応US2009/0196156)JP 2009-187593 (corresponding US2009 / 0196156)

有本 昭、 他「高周波電流重畳法による半導体レーザー搭載ビデオディスクプレーヤのレーザーノイズ低減化」、光学 第14巻5号、 第377項−第383項Arimoto Akira, et al. “Reduction of laser noise in video disc players equipped with semiconductor lasers by high-frequency current superposition method”, Optics Vol.14, No.5, paragraphs 377-383 Floyd M. Gardner, “Interpolation in Digital Modems - Part I: Fundamentals”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 41, pp.501-507 (1993).Floyd M. Gardner, “Interpolation in Digital Modems-Part I: Fundamentals”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 41, pp. 501-507 (1993). Lars Erup, “Interpolation in Digital Modems - Part II: Implementation and Performance”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 41, pp.998-1008 (1993).Lars Erup, “Interpolation in Digital Modems-Part II: Implementation and Performance”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 41, pp.998-1008 (1993).

本発明が解決しようとする課題は、背景技術の項で説明したように光ディスクの高速再生を妨げている再生信号と高調波成分との分離を実現することである。   The problem to be solved by the present invention is to realize separation of a reproduction signal and a harmonic component that hinder high-speed reproduction of an optical disc as described in the background section.

背景技術の項で説明した技術の内、特許文献3で開示されているものは、専らキャリアのエイリアス(以後、単にエイリアス)を抑圧することに着目している。実際、エイリアスの振幅は、再生信号振幅を圧倒しているので高速再生を実現するためにはこれを抑圧することが必須条件である。しかし、特許文献3に開示されている技術では、キャリアの輝線スペクトルに随伴する再生信号の高調波成分に関して考慮されていない。図4を見て解るように、キャリアの輝線スペクトルの周囲には再生信号の高調波スペクトルが随伴している。これらも十分に減衰されずにAD変換器に入力されると、ナイキスト周波数(サンプリング周波数の2分の1)より高い成分はキャリア同様に周波数変換される。仮に、変換された先の周波数が再生信号(ベースバンド)の帯域内であったとすると再生結果に著しい悪影響を与える。また、変換された先の周波数が再生信号の帯域内でない場合でも雑音が加算されたのと同様であるから再生性能を大きく損なう。   Among the techniques described in the background art section, the technique disclosed in Patent Document 3 focuses on suppressing carrier aliases (hereinafter simply referred to as aliases). Actually, since the amplitude of the alias overwhelms the amplitude of the reproduction signal, it is essential to suppress this in order to realize high-speed reproduction. However, in the technique disclosed in Patent Document 3, no consideration is given to the harmonic component of the reproduction signal accompanying the emission line spectrum of the carrier. As can be seen from FIG. 4, the harmonic spectrum of the reproduction signal is accompanied around the bright line spectrum of the carrier. If these are also not attenuated sufficiently and are input to the AD converter, components higher than the Nyquist frequency (1/2 of the sampling frequency) are frequency-converted in the same manner as the carrier. If the converted previous frequency is within the band of the reproduction signal (baseband), the reproduction result is significantly adversely affected. Even if the converted frequency is not within the band of the reproduction signal, the reproduction performance is greatly deteriorated because it is the same as the addition of noise.

また、CAVモードで再生する場合、再生しているディスク半径によってチャネルクロック周波数が異なるために特許文献3に開示されている技術では、エイリアスの周波数が再生する半径によって異なる。このため、再生する半径によってキャリア周波数を変更する必要があるという煩わしさがあった。   Also, when reproducing in the CAV mode, since the channel clock frequency differs depending on the radius of the disc being reproduced, in the technique disclosed in Patent Document 3, the alias frequency differs depending on the radius of reproduction. For this reason, there has been annoyance that it is necessary to change the carrier frequency depending on the radius to be reproduced.

上記課題を解決するために、本発明では、パルス再生信号をチャネルクロック周波数で時間的離散化信号に変換する変換手段と、その時間的離散化信号中のレーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、その時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段とを有する光ディスクドライブとする。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, conversion means for converting a pulse reproduction signal into a temporally discretized signal at a channel clock frequency, and a bright line derived from pulse-driven emission of a laser light source in the temporally discretized signal. An optical disc drive having means for suppressing a spectrum and means for suppressing a harmonic component of a reproduction signal in the temporally discretized signal is provided.

上記のように、輝線スペクトルを抑圧する手段と、時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段を設けることによって、再生信号と高調波成分との分離を実現することが可能となり、高速再生可能な光ディスクドライブを提供することができる。 As described above, by providing means for suppressing the emission line spectrum and means for suppressing the harmonic component of the reproduction signal in the temporally discretized signal, separation of the reproduction signal and the harmonic component can be realized. Thus, an optical disk drive capable of high speed reproduction can be provided.

本発明を実施した一例を示す図。The figure which shows an example which implemented this invention. レーザのパルス発光波形の一例を示す図。The figure which shows an example of the pulse light emission waveform of a laser. パルス再生信号波形の模式説明図。The model explanatory drawing of a pulse reproduction signal waveform. パルス再生信号のスペクトルの一例An example of the spectrum of a pulse reproduction signal AD変換時の周波数変換と適応等化器を用いてキャリアを抑圧する方法の説明図Explanatory drawing of the method of suppressing a carrier using frequency conversion at the time of AD conversion and an adaptive equalizer 光ディスクドライブの再生系の構成の一例を説明する図。The figure explaining an example of a structure of the reproduction | regeneration system of an optical disk drive. (a)アナログ等化器出力のスペクトルの一例、(b)AD変換後のスペクトルの一例(a) An example of an analog equalizer output spectrum, (b) An example of a spectrum after AD conversion (a)ノッチフィルタの振幅特性の一例、(b)ノッチフィルタ出力のスペクトルの一例、(c)ノッチフィルタ出力のアイパターンの一例(a) Example of amplitude characteristics of notch filter, (b) Example of spectrum of notch filter output, (c) Example of eye pattern of notch filter output (a)再生信号の高調波を抑圧するフィルタの通過振幅特性の幾つかの例、(b)(a)に示した設計のフィルタを適用した場合のPLLの動作評価結果(a) Some examples of pass amplitude characteristics of a filter that suppresses harmonics of the reproduction signal, (b) PLL operation evaluation results when the filter of the design shown in (a) is applied 遮断周波数が0.28fsの設計値を適用した場合の低域通過フィルタ出力のスペクトルとアイパターンSpectrum and eye pattern of low-pass filter output when design value with cutoff frequency of 0.28fs is applied 光ディスクドライブの一構成例の簡略化された構成図Simplified configuration diagram of an example configuration of an optical disk drive 再生速度に応じた最少及び最大光路長の計算結果の一例Example of calculation result of minimum and maximum optical path length according to reproduction speed 本発明を実施した別の一例を示す図。The figure which shows another example which implemented this invention.

本発明を実施した一実施例を図1に示す。ここに示したシステムでは、電圧制御発振器24の出力をAD変換器11をはじめとしたデジタル信号処理要素の駆動クロック、即ち、チャネルクロックとして用いている。また、チャネルクロックは、2分周器80により周波数を1/2に分周され、レーザドライバ14の駆動クロックとして用いられる。レーザドライバ14は、入力されたクロック周波数でレーザダイオード6を駆動するパルス電流信号を生成する。つまり、キャリアの周波数がチャネルクロック周波数の1/2になっている。この時、レーザドライバ14は、所望の平均レーザパワーとデューティ比が得られるような波形のレーザ駆動電流を発生させる。レーザダイオードの出力光強度は、図2に示したような時間変化をする。尚、パルスの形状は、必ずしも図2の例のようなものである必要はなく、例えば、矩形であってもかまわない。   One embodiment of the present invention is shown in FIG. In the system shown here, the output of the voltage controlled oscillator 24 is used as a drive clock for digital signal processing elements including the AD converter 11, that is, a channel clock. Further, the channel clock is frequency-divided by a half by the frequency divider 80 and used as a drive clock for the laser driver 14. The laser driver 14 generates a pulse current signal that drives the laser diode 6 at the input clock frequency. That is, the carrier frequency is half the channel clock frequency. At this time, the laser driver 14 generates a laser driving current having a waveform such that a desired average laser power and duty ratio can be obtained. The output light intensity of the laser diode changes with time as shown in FIG. The pulse shape does not necessarily have to be as shown in the example of FIG. 2, and may be, for example, a rectangle.

レーザダイオードを発したレーザ光は、コリメータレンズ5で平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ4と1/4波長板3を通過した後、対物レンズ2によって光ディスク1の記録膜面上に焦点を結ぶ。記録膜面上でレーザ光は反射される。その際に、各パルスが照射された場所が記録マークかスペースかによって反射率が異なるので、それに応じてパルス強度が変調された反射パルスレーザ列となる。そのレーザ光強度の時間変化は、図3に模式的に示したように、パルス再生信号と相似形である。反射パルスレーザ列は、元の経路を偏光ビームスプリッタ4まで戻ると、そこで反射され集束レンズ7によってフォトダイオード8上に集光され電流信号に変換される。この電流信号は、電流アンプ10によって電圧信号に変換された後にアナログ等化器9で等化された後にAD変換器11によってデジタル信号に変換される。この際、フォトダイオードとアナログ等化器の帯域制限を受けるので高次の高調波は減衰される。AD変換器11は、電圧制御発振器VCO24の出力を駆動クロックとして使用し、パルス再生信号を、時間的離散化信号に変換している。ここで、このパルス再生信号のパルス間隔は、チャネルクロック周期の2倍のであることがこの実施例の特徴である。   The laser light emitted from the laser diode is converted into parallel light by the collimator lens 5, passes through the polarization beam splitter 4 and the quarter wavelength plate 3, and then focused on the recording film surface of the optical disk 1 by the objective lens 2. . The laser beam is reflected on the recording film surface. At this time, since the reflectance varies depending on whether the place irradiated with each pulse is a recording mark or a space, a reflected pulse laser array in which the pulse intensity is modulated accordingly. The temporal change in the laser light intensity is similar to that of the pulse reproduction signal, as schematically shown in FIG. When the reflected pulse laser array returns to the polarization beam splitter 4 through the original path, the reflected pulse laser string is reflected and collected on the photodiode 8 by the focusing lens 7 and converted into a current signal. The current signal is converted into a voltage signal by the current amplifier 10, equalized by the analog equalizer 9, and then converted into a digital signal by the AD converter 11. At this time, the higher-order harmonics are attenuated due to the band limitation of the photodiode and the analog equalizer. The AD converter 11 uses the output of the voltage controlled oscillator VCO 24 as a drive clock, and converts the pulse reproduction signal into a temporal discretization signal. Here, the feature of this embodiment is that the pulse interval of the pulse reproduction signal is twice the channel clock period.

今、キャリア周波数が丁度チャネルクロック周波数の1/2、即ち、ナイキスト周波数となっているので、AD変換されてもキャリアの周波数は不変である。また、ナイキスト周波数より高い周波数帯に位置する再生信号の高調波は、アンダーサンプリングによってベースバンドに周波数変換されて来る。この様子に関しては、後で詳述することにし、システムの動作の説明を続ける。   Now, since the carrier frequency is exactly half the channel clock frequency, that is, the Nyquist frequency, the carrier frequency remains unchanged even after AD conversion. Further, the harmonics of the reproduction signal located in a frequency band higher than the Nyquist frequency are frequency-converted to baseband by undersampling. This situation will be described in detail later, and the description of the operation of the system will be continued.

AD変換器11の出力は、ナイキスト周波数に減衰極を有するノッチフィルタ71に入力され、キャリアを除去する。ノッチフィルタの出力は、低域通過フィルタ72に入力される。この低域通過フィルタは、再生信号を通過させ、再生信号の高調波を抑圧する特性を有する。   The output of the AD converter 11 is input to a notch filter 71 having an attenuation pole at the Nyquist frequency, and the carrier is removed. The output of the notch filter is input to the low pass filter 72. This low-pass filter has a characteristic of allowing a reproduction signal to pass and suppressing harmonics of the reproduction signal.

低域通過フィルタ72の出力は、位相比較器22に入力される。位相比較器は、その入力信号とチャネルクロックとの位相を比較し、その差を出力する。位相比較結果は、ループフィルタ23によって平滑化された後、DA変換器12によって電圧信号に変換される。このDA変換器出力は、電圧制御発振器の周波数制御信号として用いられる。即ち、AD変換器、ノッチフィルタ、低域通過フィルタ、位相比較器、ループフィルタ、DA変換器、電圧制御発振器が閉ループを構成している。この閉ループは、PLLとして動作する。PLLの動作に関しては、広く公知であるから、ここではこれ以上詳述しない。   The output of the low-pass filter 72 is input to the phase comparator 22. The phase comparator compares the phase of the input signal with the channel clock and outputs the difference. The phase comparison result is smoothed by the loop filter 23 and then converted into a voltage signal by the DA converter 12. This DA converter output is used as a frequency control signal of the voltage controlled oscillator. That is, the AD converter, the notch filter, the low-pass filter, the phase comparator, the loop filter, the DA converter, and the voltage-controlled oscillator constitute a closed loop. This closed loop operates as a PLL. The operation of the PLL is widely known and will not be described in further detail here.

低域通過フィルタ72の出力は、適応等化器32にも入力され、適応等化を受けた後にヴィタビ復号器53に入力される。ヴィタビ復号器は、入力された信号からビット列を復号する。なお、適応等化器への入力信号は、ノッチフィルタ71出力でもよい。   The output of the low-pass filter 72 is also input to the adaptive equalizer 32 and is input to the Viterbi decoder 53 after undergoing adaptive equalization. The Viterbi decoder decodes a bit string from the input signal. Note that the input signal to the adaptive equalizer may be the output of the notch filter 71.

次に、上記信号処理過程に於ける入力信号の様子をシミュレーション結果に基づいて説明する。信号処理シミュレーションには、光学シミュレーションを基に合成した疑似再生信号を用いた。信号の長さは,1 RUB(recording unit block)で,25 GBのBDフォーマットである。これに,再生信号振幅比で-19.4 dBの疑似ディスク雑音及び同じく-29.4 dBの白色雑音をそれぞれ重畳したものを使用した。評価波形のオーバーサンプル比は16とし,高周波重畳波はデューティ比1/4の矩形波とした。また、フォトダイオードの帯域制限特性をカットオフ周波数0.32fsの2次バタワース低域通過フィルタと仮定した。また、アナログ等化器の帯域制限特性をカットオフ周波数0.64fsの5次バタワース低域通過フィルタと仮定した。ここで、fsは、AD変換の周波数、即ち、チャネルクロック周波数である。   Next, the state of the input signal in the signal processing process will be described based on the simulation result. In the signal processing simulation, a pseudo reproduction signal synthesized based on the optical simulation was used. The length of the signal is 1 RUB (recording unit block), which is a 25 GB BD format. The reproduction signal amplitude ratio was superimposed with pseudo disk noise of -19.4 dB and white noise of -29.4 dB. The oversample ratio of the evaluation waveform was 16, and the high-frequency superimposed wave was a rectangular wave with a duty ratio of 1/4. The band-limiting characteristics of the photodiode are assumed to be a second-order Butterworth low-pass filter with a cutoff frequency of 0.32 fs. The band limiting characteristic of the analog equalizer is assumed to be a fifth order Butterworth low-pass filter with a cutoff frequency of 0.64 fs. Here, fs is an AD conversion frequency, that is, a channel clock frequency.

図7(a)にアナログ等化器出力のスペクトルを示す。グラフの横軸は、チャネルクロック周波数fsで規格化した周波数で表示されている。キャリア周波数は、0.5fsであるから0.5fsの整数倍の周波数にキャリアの高調波が認められる。また、キャリア及びその高調波の上下側波帯には再生信号の高調波が随伴している。各高調波は、1次高調波の一部を除いてフォトダイオードとアナログ等化器による帯域制限を受けているもののキャリア及びその高調波の輝線スペクトル振幅は、再生信号振幅よりも圧倒的に大きい。よって、現行の光ディスクドライブに使用されている再生系では図7(a)に示すようなスペクトルを有する信号を正常に処理することは不可能であることは容易に理解できる。   FIG. 7 (a) shows the spectrum of the analog equalizer output. The horizontal axis of the graph is displayed at a frequency normalized by the channel clock frequency fs. Since the carrier frequency is 0.5 fs, carrier harmonics are recognized at a frequency that is an integral multiple of 0.5 fs. In addition, the harmonics of the reproduction signal are associated with the upper and lower sidebands of the carrier and its harmonics. Each harmonic is band-limited by a photodiode and an analog equalizer except for a part of the first harmonic, but the carrier and the emission line amplitude of the harmonic are overwhelmingly larger than the reproduction signal amplitude. . Therefore, it can be easily understood that the reproduction system used in the current optical disc drive cannot normally process a signal having a spectrum as shown in FIG.

図7(b)に上記アナログ等化器出力をAD変換した後のスペクトルを示す。先に述べたように、キャリア周波数がナイキスト周波数と一致しているので周波数0.5fsにキャリアの輝線スペクトルが見られる。また、キャリアの高次高調波が周波数変換された結果も同じく周波数0.5fsに輝線スペクトルとして変換されて来ている。また、周波数0.25fsから0.5fsの間のスペクトルの盛り上がりは、再生信号の1次高調波成分である。ここには、再生信号の高次高調波成分及び1次高調波の上側側波帯成分も周波数変換されて来て加算されている。先に述べたように、現行の光ディスクドライブに使用されている再生系では正常に処理することは不可能である。   FIG. 7B shows a spectrum after AD conversion of the analog equalizer output. As described above, since the carrier frequency matches the Nyquist frequency, the carrier emission line spectrum can be seen at a frequency of 0.5 fs. In addition, the result of frequency conversion of the higher harmonics of the carrier is also converted into a bright line spectrum at a frequency of 0.5 fs. Further, the rise of the spectrum between the frequencies 0.25 fs and 0.5 fs is the first harmonic component of the reproduction signal. Here, the high-order harmonic component of the reproduction signal and the upper sideband component of the first-order harmonic are also frequency-converted and added. As described above, the reproduction system used in the current optical disk drive cannot perform normal processing.

使用したノッチフィルタは、タップ数が2で、その係数は、共に0.5である。図8(a)にそのノッチフィルタの通過特性を示す。周波数0.5fsに減衰極がある。図8(b)にノッチフィルタ出力のスペクトルを示す。ノッチフィルタによって輝線スペクトルが除去されていることが分かる。図8(c)にノッチフィルタ出力のアイパターンを示す。明らかに正常なBDのアイパターンとは異なる。キャリアの輝線スペクトルを除去しただけではPLLが正常に動作することができない。   The notch filter used has 2 taps and its coefficient is 0.5. FIG. 8A shows the pass characteristic of the notch filter. There is an attenuation pole at a frequency of 0.5 fs. FIG. 8B shows the spectrum of the notch filter output. It can be seen that the bright line spectrum is removed by the notch filter. FIG. 8C shows an eye pattern of the notch filter output. It is clearly different from the normal BD eye pattern. The PLL cannot operate normally only by removing the emission line spectrum of the carrier.

尚、ノッチフィルタの形式は、上記に限らないことは当業者であれば容易に理解できることである。しかし、それらの中でも偶数個のタップ係数を有するFIRフィルタは、周波数0.5fsが阻止域となるので容易に構成できる。特に、タップ係数が対称である場合には、周波数0.5fsが減衰極になるので大きな減衰量を確実に得ることができる。また、タップ数を4以上とした場合には、図8(a)に見られるような再生信号帯域に於ける減衰を回避することも可能である。また、タップ係数が奇数個のFIRフィルタであっても、周波数0.5fsに於ける減衰量を大きくできれば使用可能である。例えば、FIRフィルタの係数が順に0.5,0.5,-0.05である場合、周波数0.5fsでは25 dB以上の減衰量が期待できる。   A person skilled in the art can easily understand that the form of the notch filter is not limited to the above. However, among these, an FIR filter having an even number of tap coefficients can be easily configured because the frequency 0.5 fs becomes a stop band. In particular, when the tap coefficients are symmetric, the frequency 0.5 fs becomes an attenuation pole, so that a large attenuation can be obtained with certainty. When the number of taps is 4 or more, it is possible to avoid attenuation in the reproduction signal band as shown in FIG. Even an FIR filter with an odd number of tap coefficients can be used as long as the attenuation at a frequency of 0.5 fs can be increased. For example, when the coefficients of the FIR filter are 0.5, 0.5, and -0.05 in order, an attenuation of 25 dB or more can be expected at a frequency of 0.5 fs.

ノッチフィルタ出力の信号品質が低い原因は、前述のように再生信号の高調波が残留しているためである。従って、位相比較器に入力する前に残留している再生信号の高調波を減衰させる必要がある。これを担うのが低域通過フィルタ72である。この低域通過フィルタには再生信号を通過させ、再生信号の高調波を抑圧することが求められる。そのようなフィルタは、例えばFIRフィルタを用いて実現可能である。   The reason why the signal quality of the notch filter output is low is that the harmonics of the reproduction signal remain as described above. Therefore, it is necessary to attenuate the remaining harmonics of the reproduction signal before being input to the phase comparator. The low-pass filter 72 is responsible for this. This low-pass filter is required to pass the reproduction signal and suppress harmonics of the reproduction signal. Such a filter can be realized using, for example, an FIR filter.

実際の設計例を以下に示す。フィルタの種類は、等リップルフィルタとし、タップ数を9に固定して設計した。通過帯域上端の周波数(減衰量0 dB)は、0.25fsとした。これは、2Tマークと2Tスペースの繰り返しパターンの周波数で、BDの再生信号に含まれる最大周波数成分とみなすことができる。そして、遮断周波数をパラメータとして複数のフィルタ(0.28, 0.30, 0.32, 0.34, 0.36 fsの5種類)を設計した。図9(a)にそれらの通過振幅特性を示す。凡例の数値は、fsで規格化した遮断周波数(減衰量3 dB)を表す。これらを低域通過フィルタ72として適用したところ、全ての設計例に於いてPLLの安定動作を実現できた。これらの阻止域の減衰量と低域通過フィルタ72として適用した場合のPLLの評価結果を図9(b)に纏める。PLLの動作評価は、位相比較器出力の図中、出力された位相誤差信号のrms(root mean square)値を用いた。図9(b)には、信号の先頭から測って8×105ビットから9×105ビットの間に於ける位相誤差信号のrms値を同じく高周波重畳をしていない疑似波形を処理した場合の値で規格化したものを示している。 An actual design example is shown below. The type of filter was an equiripple filter, and the number of taps was fixed at 9. The frequency at the upper end of the passband (attenuation 0 dB) was 0.25 fs. This is the frequency of the repetitive pattern of 2T mark and 2T space, and can be regarded as the maximum frequency component included in the BD playback signal. A plurality of filters (5 types of 0.28, 0.30, 0.32, 0.34, and 0.36 fs) were designed using the cutoff frequency as a parameter. FIG. 9 (a) shows their pass amplitude characteristics. The numbers in the legend represent the cutoff frequency (attenuation 3 dB) normalized by fs. When these were applied as the low-pass filter 72, stable operation of the PLL could be realized in all design examples. FIG. 9B summarizes the attenuation amount of these stop bands and the evaluation results of the PLL when applied as the low-pass filter 72. For the PLL operation evaluation, the rms (root mean square) value of the output phase error signal is used in the phase comparator output diagram. Fig. 9 (b) shows the case of processing a pseudo-waveform in which the rms value of the phase error signal between 8 x 10 5 bits and 9 x 10 5 bits measured from the beginning of the signal is not superposed with high frequency. The value normalized by the value of is shown.

遮断周波数が0.28 fsの場合,高周波重畳なしの場合と比較してPLLの位相誤差が1.44倍に大きくなっている。これは,残留高調波抑圧フィルタの阻止域の減衰量が7.0 dBと小さいためと考えられる。阻止域の減衰量を14.8 dBまで増大させると,PLLの位相誤差は,高周波重畳なしの場合の1.05倍まで減少する。これは,残留高調波の影響をほぼ抑圧できているといえる。しかし,更に減衰量を増大させても位相誤差は再び増大する。これは,図9(a)から解るように,フィルタ設計上の制限により,減衰量を大きくするためにはカットオフ周波数を通過帯域上端から離さざるを得ないために,通過帯域上端からカットオフ周波数まで間の減衰が却って小さくなっているためであると考えられる。   When the cut-off frequency is 0.28 fs, the phase error of the PLL is 1.44 times larger than when no high frequency is superimposed. This is thought to be because the attenuation in the stopband of the residual harmonic suppression filter is as small as 7.0 dB. Increasing the stopband attenuation to 14.8 dB reduces the PLL phase error to 1.05 times that without high-frequency superposition. It can be said that this can suppress the influence of the residual harmonics. However, even if the attenuation is further increased, the phase error increases again. As can be seen from FIG. 9 (a), the cutoff frequency has to be separated from the upper end of the pass band in order to increase the attenuation due to the filter design limitation. This is thought to be due to the fact that the attenuation between the frequencies is smaller.

遮断周波数が0.28fsの設計値を適用した場合の低域通過フィルタ出力のスペクトルを図10(a)に示す。また、図10 (b)にその場合の低域通過フィルタ出力のアイパターンを示す。図8(c)のノッチフィルタ出力のアイパターンと比較すると格段に改善していることが分かる。   FIG. 10A shows the spectrum of the low-pass filter output when a design value with a cutoff frequency of 0.28 fs is applied. FIG. 10B shows an eye pattern of the low-pass filter output in that case. Compared with the eye pattern of the notch filter output in FIG.

尚、図1に示した例では、レーザドライバは、パルスデューティ比やパルス振幅を予め設定しておき、そこにパルス発光のクロックを供給することにより所望のレーザ駆動電流信号を得るものである。このようなレーザドライバを使用する方式以外に、例えば、主に信号増幅機能のみを有し、波形生成機能を持たないレーザドライバを使用し、レーザ駆動波形はシステムLSI側で発生させ、レーザドライバはこの波形を必要に応じて増幅する方式を用いることも可能である。   In the example shown in FIG. 1, the laser driver sets a pulse duty ratio and a pulse amplitude in advance, and supplies a pulsed light emission clock thereto to obtain a desired laser driving current signal. In addition to the method using such a laser driver, for example, a laser driver mainly having only a signal amplification function and no waveform generation function is used, and a laser driving waveform is generated on the system LSI side. It is also possible to use a method of amplifying this waveform as necessary.

上記の例では、ノッチフィルタの減衰極周波数とキャリアのエイリアス周波数が共に0.5fsとした。BDの再生信号の最高周波数成分は、0.25fsであるので、BDの再生を考える限りでは、これ以外の選択肢は考えにくい。しかし、光学系の性能がBDと同等で、BDよりも高い線記録密度で記録した場合には、この限りでない。例えば、最短記録マーク及びスペースが2Tでその長さが120 nm程度である場合、再生信号の最高周波数成分は、概ね0.2fsである。この場合、例えばノッチフィルタの減衰極周波数を0.4fsに設計し、一方、キャリア周波数を0.6fsに設定することで同様の効果を得ることができる。   In the above example, the attenuation pole frequency of the notch filter and the alias frequency of the carrier are both 0.5 fs. Since the highest frequency component of the BD playback signal is 0.25 fs, it is difficult to consider other options as long as BD playback is considered. However, this is not the case when the performance of the optical system is equivalent to that of BD and recording is performed at a higher linear recording density than BD. For example, when the shortest recording mark and space is 2T and the length is about 120 nm, the highest frequency component of the reproduction signal is approximately 0.2 fs. In this case, for example, the same effect can be obtained by designing the attenuation pole frequency of the notch filter to 0.4 fs and setting the carrier frequency to 0.6 fs.

上記の内容は、チャネルクロック周波数で規格化した規格化周波数で成立する。実際に実現可能な再生速度はピックアップの光路長に依存する。半導体レーザの戻り光雑音を回避可能なキャリア周波数とパルスのデューティ比の範囲は,光路長、即ち光源とディスクとの光学的距離で決定される。本方式では,キャリア周波数がチャネルクロック周波数の1/2に固定されるので,実際にどの再生倍速の範囲で適用できるかはピックアップの光路長によって決まることになる。   The above contents are established at a standardized frequency normalized by the channel clock frequency. The actual reproducible reproduction speed depends on the optical path length of the pickup. The range of the carrier frequency and pulse duty ratio that can avoid the return optical noise of the semiconductor laser is determined by the optical path length, that is, the optical distance between the light source and the disk. In this method, since the carrier frequency is fixed to 1/2 of the channel clock frequency, the range of reproduction speed that can be actually used is determined by the optical path length of the pickup.

高速再生にはCAV(constant angular velocity)モードが適用されるのが一般的である。CAVモードでは,再内周と最外周とでは再生速度が約2.4倍異なる。つまり,全域で本方式を適用した場合,キャリア周波数も同じだけ変化する必要がある。   Generally, CAV (constant angular velocity) mode is applied to high-speed playback. In CAV mode, the playback speed differs by about 2.4 times between the inner circumference and the outermost circumference. In other words, when this method is applied to the entire area, the carrier frequency must also change by the same amount.

パルスのデューティ比をd,キャリア周波数をf,光速をvcとすると,戻り光雑音を回避可能な片道の光路長Lは,非特許文献1によれば下記の(数3)で与えられる。   If the pulse duty ratio is d, the carrier frequency is f, and the speed of light is vc, the one-way optical path length L that can avoid return optical noise is given by the following (Equation 3).

パルスのデューティ比を1/5として,6〜16倍速の間で再生速度毎に式(1)の最大及び最小光路長をプロットしたものを図11に示す。再生速度が高いほど許容される光路長の絶対値及び範囲は小さくなる。図11から,光路長を151から227 mmに設定すれば6倍速から16倍速まで本方式でカバー可能であることが分かる。これは,16倍速CAV再生での速度範囲(最外周で16倍速,最内周では6.7倍速)にほぼ相当する。 FIG. 11 shows a plot of the maximum and minimum optical path lengths of equation (1) for each reproduction speed between 6 and 16 times speed with a pulse duty ratio of 1/5. The higher the reproduction speed, the smaller the absolute value and range of the allowable optical path length. From FIG. 11, it can be seen that if the optical path length is set from 151 to 227 mm, it is possible to cover from this speed to 6 times speed to 16 times speed. This is almost equivalent to the speed range for 16x CAV playback (16x at the outermost circumference and 6.7x at the innermost circumference).

図12は、本発明を光ディスクドライブに適用した場合の構成概略を示した図である。ただし、以下の説明に必要でない要素は省略してある。ピックアップ201には、再生や記録に必要な光学系をはじめ、半導体レーザとレーザドライバや光電変換系などから構成される。メイン基板202には、光ディスクドライブに必要な機能の多くを集積したシステムLSI203や電源、スピンドルドライバなどが搭載されている。ファームウェア204は、光ディスクドライブの動作を制御するソフトウェアで、システムLSIに内蔵されているメモリに内蔵されている。システムLSIには、図1に示した構成図のアナログ等化器9以降の要素も内蔵されている。   FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration when the present invention is applied to an optical disk drive. However, elements that are not necessary for the following description are omitted. The pickup 201 includes an optical system necessary for reproduction and recording, a semiconductor laser, a laser driver, a photoelectric conversion system, and the like. On the main board 202, a system LSI 203, a power supply, a spindle driver, and the like on which many functions necessary for the optical disk drive are integrated are mounted. The firmware 204 is software for controlling the operation of the optical disk drive, and is built in a memory built in the system LSI. The system LSI also incorporates elements after the analog equalizer 9 in the configuration diagram shown in FIG.

このようにすることで、光ディスクの高速再生を妨げている再生信号と高調波成分との分離を実現することができるので、特に、12倍速以上の高速再生で、有効である。   By doing so, it is possible to separate the reproduction signal and the harmonic component that hinder high-speed reproduction of the optical disk, and this is particularly effective at high-speed reproduction of 12 times or more.

図13に本発明を実施した別の例を示す。この例では、再生系のPLLにインターポレータ型PLLを用いているのが特徴である。キャリアのクロックは、発振器90によって発生される。発振器は、チャネルクロックとは独立している。ただし、キャリア周波数は、チャネルクロックよりもおよそ5%高い周波数になるようにファームウェアによって制御されている。図13でノッチフィルタ及びAD変換器は、発振器90の出力をクロックとして用いている。一方、インターポレータよりも右側に配置している各要素は数値制御発振器91の出力をクロックとして用いている。数値制御発振器91の出力は、チャネルクロックである。 FIG. 13 shows another example in which the present invention is implemented. This example is characterized in that an interpolator type PLL is used as a reproduction type PLL. The carrier clock is generated by an oscillator 90. The oscillator is independent of the channel clock. However, the carrier frequency is controlled by the firmware so as to be about 5% higher than the channel clock. In FIG. 13, the notch filter and the AD converter use the output of the oscillator 90 as a clock. On the other hand, each element arranged on the right side of the interpolator uses the output of the numerically controlled oscillator 91 as a clock. The output of the numerically controlled oscillator 91 is a channel clock.

発振器の出力クロックは、2分周器80により周波数を1/2に分周され、レーザドライバ14の駆動クロックとして用いられる。レーザドライバ14は、入力されたクロック周波数でレーザダイオード6を駆動するパルス電流信号を生成する。つまり、キャリアの周波数が発振器の発振周波数の1/2になっている。この時、レーザドライバ14は、所望の平均レーザパワーとデューティ比が得られるような波形のレーザ駆動電流を発生させる。レーザダイオードの出力光強度は、図2に示したような時間変化をする。尚、パルスの形状は、必ずしも図2の例のようなものである必要はなく、例えば、矩形であってもかまわない。   The output clock of the oscillator is frequency-divided by ½ by the frequency divider 80 and used as a drive clock for the laser driver 14. The laser driver 14 generates a pulse current signal that drives the laser diode 6 at the input clock frequency. That is, the carrier frequency is ½ of the oscillation frequency of the oscillator. At this time, the laser driver 14 generates a laser driving current having a waveform such that a desired average laser power and duty ratio can be obtained. The output light intensity of the laser diode changes with time as shown in FIG. The pulse shape does not necessarily have to be as shown in the example of FIG. 2, and may be, for example, a rectangle.

レーザダイオードを発したレーザ光は、コリメータレンズ5で平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ4と1/4波長板3を通過した後、対物レンズ2によって光ディスク1の記録膜面上に焦点を結ぶ。記録膜面上でレーザ光は反射される。その際に、各パルスが照射された場所が記録マークかスペースかによって反射率が異なるので、それに応じてパルス強度が変調された反射パルスレーザ列となる。そのレーザ光強度の時間変化は、図3に示したパルス再生信号に一致したものである。反射パルスレーザ列は、元の経路を偏光ビームスプリッタ4まで戻ると、そこで反射され集束レンズ7によってフォトダイオード8上に集光され電流信号に変換される。この電流信号は、電流アンプ10によって電圧信号に変換された後にアナログ等化器9で等化された後にAD変換器11によってデジタル信号に変換される。この際、フォトダイオードとアナログ等化器の帯域制限を受けるので高次の高調波は減衰される。   The laser light emitted from the laser diode is converted into parallel light by the collimator lens 5, passes through the polarization beam splitter 4 and the quarter wavelength plate 3, and then focused on the recording film surface of the optical disk 1 by the objective lens 2. . The laser beam is reflected on the recording film surface. At this time, since the reflectance varies depending on whether the place irradiated with each pulse is a recording mark or a space, a reflected pulse laser array in which the pulse intensity is modulated accordingly. The time change of the laser beam intensity coincides with the pulse reproduction signal shown in FIG. When the reflected pulse laser array returns to the polarization beam splitter 4 through the original path, the reflected pulse laser string is reflected and collected on the photodiode 8 by the focusing lens 7 and converted into a current signal. The current signal is converted into a voltage signal by the current amplifier 10, equalized by the analog equalizer 9, and then converted into a digital signal by the AD converter 11. At this time, the higher-order harmonics are attenuated due to the band limitation of the photodiode and the analog equalizer.

この例では、キャリア周波数がチャネルクロック周波数の1/2の周波数よりもおよそ5%高い。ここでは、キャリア周波数をチャネルクロック周波数の1/2の周波数より高く設定する際に、その程度を5%とした。しかし、キャリア周波数は、チャネルクロック周波数の1/2以上であれば一般的には足りる。また、キャリア周波数の丁度2倍の周波数でアナログ等化器出力をサンプリングしているのは先の実施例と同様である。従って、キャリアの周波数がAD変換のナイキスト周波数になっていることは図1の例と同様であるので発振器出力をクロックとして動作するノッチフィルタによってキャリア及びそのエイリアスの輝線スペクトルをやはり抑圧できる。   In this example, the carrier frequency is approximately 5% higher than half the channel clock frequency. Here, when setting the carrier frequency higher than half the channel clock frequency, the degree is set to 5%. However, it is generally sufficient if the carrier frequency is 1/2 or more of the channel clock frequency. The analog equalizer output is sampled at a frequency that is exactly twice the carrier frequency as in the previous embodiment. Accordingly, since the carrier frequency is the Nyquist frequency for AD conversion, as in the example of FIG. 1, the emission line spectrum of the carrier and its alias can still be suppressed by the notch filter operating with the oscillator output as the clock.

AD変換器11の出力は、ナイキスト周波数に減衰極を有するノッチフィルタ71に入力され、キャリアを除去する。ノッチフィルタの出力は、インターポレータ92に入力される。インターポレータには数値制御発振器出力、即ちチャネルクロックも入力されている。このインターポレータは、入力された標本化パルス再生信号をもう一つの入力であるクロックで指示された周波数と位相で標本化し直した信号に変換するものである。このようなインターポレータは、広く知られたもので入力信号の標本化速度を十分に小さなステップで変更できるものである。具体的な構成例に関しては、例えば非特許文献2及び3に開示されているので、ここでは詳述しない。インターポレータの出力信号とチャネルクロックは、そのままでは同期していないのでPLLを用いて両者の同期をとる。   The output of the AD converter 11 is input to a notch filter 71 having an attenuation pole at the Nyquist frequency, and the carrier is removed. The output of the notch filter is input to the interpolator 92. A numerically controlled oscillator output, that is, a channel clock is also input to the interpolator. This interpolator converts an input sampled pulse reproduction signal into a signal resampled at a frequency and phase indicated by another input clock. Such an interpolator is widely known and can change the sampling rate of an input signal in sufficiently small steps. Specific configuration examples are disclosed in, for example, Non-Patent Documents 2 and 3, and will not be described in detail here. Since the output signal of the interpolator and the channel clock are not synchronized as they are, they are synchronized using a PLL.

インターポレータの出力は、低域通過フィルタ72に入力される。この低域通過フィルタは、再生信号を通過させ、再生信号の高調波を抑圧する特性を有することは実施例1の場合と同様である。   The output of the interpolator is input to the low pass filter 72. This low-pass filter has the characteristic of passing the reproduced signal and suppressing the harmonics of the reproduced signal, as in the case of the first embodiment.

低域通過フィルタ72の出力は、位相比較器22に入力される。位相比較器は、その入力信号とチャネルクロックとの位相を比較し、その差を出力する。位相比較結果は、ループフィルタ23によって平滑化された後、数値制御発振器91に入力される。数値制御発振器は、入力された信号に応じた周波数で発振する。即ち、インターポレータ、低域通過フィルタ、位相比較器、ループフィルタ、数値制御発振器が閉ループを構成している。この閉ループは、PLLとして動作する。PLLの動作に関しては、広く公知であるから、ここではこれ以上詳述しない。   The output of the low-pass filter 72 is input to the phase comparator 22. The phase comparator compares the phase of the input signal with the channel clock and outputs the difference. The phase comparison result is smoothed by the loop filter 23 and then input to the numerically controlled oscillator 91. The numerically controlled oscillator oscillates at a frequency corresponding to the input signal. That is, the interpolator, the low-pass filter, the phase comparator, the loop filter, and the numerically controlled oscillator constitute a closed loop. This closed loop operates as a PLL. The operation of the PLL is widely known and will not be described in further detail here.

低域通過フィルタ72の出力は、適応等化器32にも入力され、適応等化を受けた後にヴィタビ復号器53に入力される。ヴィタビ復号器は、入力された信号からビット列を復号する。   The output of the low-pass filter 72 is also input to the adaptive equalizer 32 and is input to the Viterbi decoder 53 after undergoing adaptive equalization. The Viterbi decoder decodes a bit string from the input signal.

図13の例では、キャリア周波数とチャネルクロックが独立しているので再生速度に合わせて発振器の発振周波数を変更する必要がある。これは、ファームウェア或いはハードウェアでも容易に実装可能である。CAVモードで再生する場合には、発振器の発振周波数を再生半径に合わせて変更する必要がある。これもファームウェア或いはハードウェアでも容易に実装可能である。キャリア周波数はチャネルクロック周波数よりも概略5%高くすれば良く、高い精度は必要でない。例えば、再生するブロックのアドレスと回転速度から概略のチャネルクロック周波数を算出し、1.05倍すれば十分事足りる。   In the example of FIG. 13, since the carrier frequency and the channel clock are independent, it is necessary to change the oscillation frequency of the oscillator in accordance with the reproduction speed. This can be easily implemented by firmware or hardware. When reproducing in the CAV mode, it is necessary to change the oscillation frequency of the oscillator according to the reproduction radius. This can also be easily implemented by firmware or hardware. The carrier frequency may be approximately 5% higher than the channel clock frequency, and high accuracy is not necessary. For example, it is sufficient if the approximate channel clock frequency is calculated from the address and rotation speed of the block to be reproduced and multiplied by 1.05.

上記実施例では、便宜的にノッチフィルタや低域通過フィルタを用いて説明を行った。しかし、これらに限らず、輝線スペクトル及び再生信号の高調波を抑圧する周波数特性を有するデバイスを用いも良い。また、上記実施例では、ノッチフィルタの後段に低域通過フィルタ72を配置しているが、この順番は逆でもかまわない。   In the above embodiment, the description has been made using notch filters and low-pass filters for convenience. However, the present invention is not limited thereto, and a device having frequency characteristics that suppress the harmonics of the bright line spectrum and the reproduction signal may be used. In the above embodiment, the low-pass filter 72 is disposed after the notch filter, but this order may be reversed.

1:光ディスク、2:対物レンズ、3:1/4波長板、4:偏光ビームスプリッタ、5:コリメータレンズ、6:レーザダイオード、7:集束レンズ、8:フォトダイオード、9:アナログ等化器、11:AD変換器、14:レーザドライバ、22:位相比較器、24:電圧制御発振器、32:適応等化器、53:ヴィタビ復号器、54:LMS制御器、71:ノッチフィルタ、72:低域通過フィルタ、80:2分周器、90:発振器、91:数値制御発振器、92:インターポレータ、
101:再生信号帯域、102:適応等化器振幅伝達特性、103:輝線スペクトル、104:キャリアのエイリアス信号輝線スペクトル、
201:ピックアップ、202:メイン基板、203:システムLSI、204:ファームウェア
1: optical disk, 2: objective lens, 3: 1/4 wavelength plate, 4: polarizing beam splitter, 5: collimator lens, 6: laser diode, 7: focusing lens, 8: photodiode, 9: analog equalizer, 11: AD converter, 14: laser driver, 22: phase comparator, 24: voltage controlled oscillator, 32: adaptive equalizer, 53: Viterbi decoder, 54: LMS controller, 71: notch filter, 72: low Band pass filter, 80: 2 frequency divider, 90: oscillator, 91: numerically controlled oscillator, 92: interpolator,
101: reproduction signal band, 102: adaptive equalizer amplitude transfer characteristic, 103: bright line spectrum, 104: carrier alias signal bright line spectrum,
201: Pickup, 202: Main board, 203: System LSI, 204: Firmware

Claims (8)

レーザ光源と、
前記レーザ光源をチャネルクロック周波数基準の周波数でパルス駆動する光源駆動部と、
前記レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、
光ディスクから反射されたレーザ光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を電気的なパルス再生信号に変換する手段と、
前記パルス再生信号をチャネルクロック周波数で時間的離散化信号に変換する手段と、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、
前記時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段と
を有することを特徴とする光ディスクドライブ。
A laser light source;
A light source driving unit that drives the laser light source at a frequency based on a channel clock frequency; and
An optical system for irradiating an optical disc with laser light generated from the laser light source;
A photodetector for receiving the laser beam reflected from the optical disc;
Means for converting the output of the photodetector into an electrical pulse regeneration signal;
Means for converting the pulse reproduction signal into a temporally discrete signal at a channel clock frequency;
Means for suppressing an emission line spectrum derived from pulse-driven emission of the laser light source in the temporal discretization signal;
Means for suppressing harmonic components of the reproduction signal in the temporally discretized signal.
レーザ光源と、
前記レーザ光源をチャネルクロック周波数の1/2以上の周波数でパルス駆動する光源駆動部と、
前記レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、
光ディスクから反射されたレーザ光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を電気的なパルス再生信号に変換する手段と、
前記パルス再生信号を前記パルス駆動周波数の2倍の周波数で時間的離散化信号に変換する手段と、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、
前記時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段と
を有することを特徴とする光ディスクドライブ。
A laser light source;
A light source driving unit that drives the laser light source at a frequency of 1/2 or more of a channel clock frequency;
An optical system for irradiating an optical disc with laser light generated from the laser light source;
A photodetector for receiving the laser beam reflected from the optical disc;
Means for converting the output of the photodetector into an electrical pulse regeneration signal;
Means for converting the pulse reproduction signal into a temporally discretized signal at a frequency twice the pulse driving frequency;
Means for suppressing an emission line spectrum derived from pulse-driven emission of the laser light source in the temporal discretization signal;
Means for suppressing harmonic components of the reproduction signal in the temporally discretized signal.
請求項1に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記レーザ光源のパルス駆動周波数が前記チャネルクロック周波数の1/2である
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
In the optical disk drive according to claim 1,
An optical disc drive characterized in that a pulse driving frequency of the laser light source is ½ of the channel clock frequency.
請求項3に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記輝線スペクトルを抑圧する手段は、周波数0.5fsに減衰極があるノッチフィルタであることを特徴とする光ディスクドライブ。
In the optical disk drive according to claim 3,
An optical disk drive characterized in that the means for suppressing the emission line spectrum is a notch filter having an attenuation pole at a frequency of 0.5 fs.
請求項1または2に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段が、タップ係数の個数が偶数のFIRフィルタである
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
In the optical disk drive according to claim 1 or 2,
An optical disc drive characterized in that the means for suppressing the emission line spectrum derived from the pulse-driven emission of the laser light source in the temporally discretized signal is an FIR filter having an even number of tap coefficients.
請求項1または2に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段が、タップ係数の個数が偶数かつタップ係数が対称なFIRフィルタである
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
In the optical disk drive according to claim 1 or 2,
An optical disc drive characterized in that the means for suppressing the emission line spectrum derived from the pulsed light emission of the laser light source in the temporally discretized signal is an FIR filter having an even number of tap coefficients and symmetrical tap coefficients.
請求項1または2に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記レーザ光源から前記光ディスクの記録層までの光学的距離が最低再生速度時に高周波重畳法で許容される最小の距離以上かつ最高再生速度時に高周波重畳法で許容される最大の距離以下である
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
In the optical disk drive according to claim 1 or 2,
The optical distance from the laser light source to the recording layer of the optical disc is not less than the minimum distance allowed by the high-frequency superposition method at the minimum reproduction speed and not more than the maximum distance allowed by the high-frequency superposition method at the maximum reproduction speed. Features an optical disk drive.
レーザ光源と、
前記レーザ光源をチャネルクロック周波数基準の周波数でパルス駆動する光源駆動部と、
前記レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、
光ディスクから反射されたレーザ光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を電気的なパルス再生信号に変換する手段と、
キャリアクロック発振器と、
前記パルス再生信号を、前記キャリアクロック発振器で発振したキャリアクロック周波数で時間的離散化信号に変換する手段と、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、
チャネルクロックを生成するチャネルクロック発振器と、
前記輝線スペクトルが抑圧された時間的離散化信号を、前記チャネルクロックの周波数を用いて標本化パルス再生信号に変換するインターポレータと、
前記インターポレータからの出力信号の高調波成分を抑圧する手段と
を有することを特徴とする光ディスクドライブ。
A laser light source;
A light source driving unit that drives the laser light source at a frequency based on a channel clock frequency; and
An optical system for irradiating an optical disc with laser light generated from the laser light source;
A photodetector for receiving the laser beam reflected from the optical disc;
Means for converting the output of the photodetector into an electrical pulse regeneration signal;
A carrier clock oscillator,
Means for converting the pulse reproduction signal into a temporally discrete signal at a carrier clock frequency oscillated by the carrier clock oscillator;
Means for suppressing an emission line spectrum derived from pulse-driven emission of the laser light source in the temporal discretization signal;
A channel clock generator for generating a channel clock;
An interpolator that converts the temporally discretized signal in which the emission line spectrum is suppressed into a sampled pulse reproduction signal using the frequency of the channel clock;
An optical disc drive comprising: means for suppressing harmonic components of an output signal from the interpolator.
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