JP3767407B2 - 光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザパワーの設定を記録と再生でそれぞれ最適に行なう光ディスク装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばMD(ミニディスク)(登録商標)のような光ディスクに記録再生を行なう光ディスク装置が知られている。これは、記録時には高出力のレーザ光をディスクに照射して光磁気記録を行ない、再生時には低出力のレーザ光をディスクに照射し、ディスク上に記録されているデータ(符号化された音声などの情報信号)により変調された反射光を受光素子で受光してデータの内容を検出するものである。
【0003】
ディスクの特性のばらつき等を補償するためレーザパワーの調整が必要であり、レーザパワーの設定にはパルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)された波形を平滑化した電圧がよく使用される。
【0004】
以下、従来の光ディスク装置について、MDを例に、図面を参照しながら説明する。図3は、従来の光ディスク装置の構成(一部)を示すブロック図である。図3において、光ピックアップ31は、レーザダイオード32、信号検出用のフォトダイオード33、モニター用のフォトダイオード34,検出用抵抗35から構成されており、レーザダイオード32のカソード,フォトダイオード33のアノードは接地され、フォトダイオード34は、カソードが電源に接続されアノードが抵抗35を介して接地されている。レーザダイオード32から出射されたレーザ光は、ディスク36で反射されフォトダイオード33で受光される。また、レーザダイオード32から出射されたレーザ光の一部は、ディスク36に関係なく直接フォトダイオード34で受光される。
【0005】
PNP型トランジスタ37は、エミッタが電源に接続されコレクタがレーザダイオード32のアノードに接続される。
【0006】
演算増幅器(OP)38は電流電圧変換を行うものであり、その反転入力端子(−)はフォトダイオード33のカソードに、非反転入力端子(+)はDC電圧源39に接続されている。DC電圧源39は、例えば電源電圧の1/2の電圧に設定されている。演算増幅器38の出力用端子40と反転入力端子は抵抗41を介して接続されている。
【0007】
パルス幅変調生成回路(PWM生成回路)42は、レーザパワーの設定値に応じたパルス幅変調波形(以下、PWM波形と略称する)を出力する。ローパスフィルタ43は、パルス幅変調生成回路42から出力したPWM波形を平滑して直流電圧を出力するものであり、例えば抵抗とコンデンサで構成されている。ローパスフィルタ43の出力電圧は、PWM波形のパルス幅に比例し、平均波高値に等しい。
【0008】
演算増幅器44は、非反転入力端子はフォトダイオード34のアノードに接続され、反転入力端子はローパスフィルタ43の出力に接続されている。演算増幅器44の出力は抵抗45を介してトランジスタ37のベースに接続されている。
【0009】
このように構成された従来の光ディスク装置の動作を説明すると、レーザダイオード32から出射されたレーザ光はディスク36を照射し、反射光がフォトダイオード33に受光され電流に変換される。さらにこの変換された電流は演算増幅器38と抵抗41で電流電圧変換され端子40に出力される。この際、ディスク36からの反射光に含まれるデータ信号あるいはサーボ系信号が端子40に出力される。なお通常は、反射光に含まれるデータ信号やサーボ系信号は、それぞれ専用のフォトダイオードおよび電流電圧変換回路で再生される場合が多いが、何れも周知の技術なので説明を割愛する。
【0010】
一方、レーザダイオード32から出射されたレーザ光の一部は、フォトトランジスタ34で受光されることにより、抵抗35の両端にはレーザダイオード32のレーザパワーに比例した電圧が出力される。抵抗35の両端電圧とローパスフィルタ43の出力電圧との誤差が0になるように演算増幅器44、抵抗45、トランジスタ37が構成されているので、レーザダイオード32に負帰還がかかりレーザダイオード32のレーザパワーがコントロールされる。
【0011】
このように、レーザダイオード32のレーザパワーは、ローパスフィルタ43の出力電圧に比例する。
【0012】
なお、再生用のレーザパワーは低く、記録用のレーザパワーは再生時の数倍から約10倍である。このためパルス幅変調生成回路42から出力されるPWM波形は、記録時には再生時の数倍から約10倍のパルス幅である。
【0013】
ここで、パルス幅変調生成回路42の動作について詳細に説明する。パルス幅変調生成回路42から出力されるPWM波形は、搬送波周波数f1のディジタル波形であり、H(ハイ)レベルの比率が0から100%まで2m段階(mは正の整数)に変化する。以下、このPWM波形を、便宜上、mビットのPWM波形と称する。特に記録用のレーザパワーは、装置の周囲温度に応じて細かく設定する必要がある。mの値が大きいほどPWM波形を細かく設定できるが、回路規模やクロックの制約があるため、所望の分解能を得ることが難しい。
【0014】
上記欠点を補うために、PWMのパルス2n個(nは正の整数)の周期で、一周期を構成するパルス2n個についてそれぞれ1段階パルス幅を拡大または縮小させる方法が行なわれる。
【0015】
この方法によれば各1段階毎にさらに2n段階の中間値が得られることになり、平滑後の電圧で見かけ上、2(m+n)段階の直流電圧が出力することになる。以下、このPWM波形を、便宜上、擬似(m+n)ビットのPWM波形と称する。
【0016】
具体例として、搬送波周波数f1=100kHz,m=4,n=3の場合、4bit(16段階)のPWM波形を、擬似7bit(128段階)として動作させることができ、平滑後の直流電圧をより精密に設定できる。換言すれば、設定分解能が向上していることがわかる。
【0017】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、パルス幅変調波形のスペクトルで、搬送波周波数f1の低域側にも周波数成分が出現する。前記具体例の場合、f1=100kHzに対し、その1/23(=1/8)の12.5kHz成分を有する。
【0018】
ローパスフィルタ43で12.5kHz成分を完全に除去できず、光ピックアップ31を経由して、再生信号の品質を劣化させるという問題があった。
【0019】
この問題の対策として、搬送波周波数f1のアップ、またはローパスフィルタ43の遮断周波数の低域シフトが考えられたが、前者はパルス幅変調生成回路42を動作させるための基準クロック周波数が高くなりすぎ、後者はコンデンサの大型化によるコストアップや時定数の長大化による動作遅延という新たな課題が発生し、何れの方法も根本的な解決は不可能であった。
【0020】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、記録時にはレーザパワーの設定分解能を確保し、再生時にはレーザパワー設定用パルス幅変調波形に起因するジッタ悪化を防止する光ディスク装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光ディスク装置は、第1のパルス幅変調設定手段により記録用レーザパワーを設定する第1のパルス幅変調波形を出力し、第2のパルス幅変調設定手段により再生用レーザパワーを設定するとともに周波数帯域の下限が前期第1のパルス幅変調波形より高い第2のパルス幅変調波形を出力するパルス幅変調生成回路と、前記第1または第2のパルス幅変調波形を平滑するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力電圧を、記録時には第1の利得で増幅し、再生時には前記第1の利得より低利得である第2の利得で増幅する利得変換回路と、前記利得変換回路の出力電圧に応じたレーザパワーを発生してディスクを照射するレーザ光発生回路とを備えたものである。
【0022】
この構成によれば、再生時におけるパルス幅変調波形のスペクトルで低域周波数成分が発生しないので、再生信号にパルス幅変調波形の低域周波数成分が漏出しジッタを悪化させるという問題を防止できる。また、利得変換回路を備えたことにより、再生用レーザパワーの設定分解能が向上する。
【0023】
また、本発明の光ディスク装置は、ローパスフィルタが、少なくとも第2のパルス変調波形の周波数帯域を遮断するように設定されていることにより、再生時におけるパルス幅変調波形の低域周波数成分の除去と、記録と再生の切り換え時間などシステム的に要求される応答速度を同時に満足させることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、MDに適用した場合を例に、図面を参照しながら説明する。
【0025】
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【0026】
図1において、光ピックアップ1は、レーザダイオード2、信号検出用のフォトダイオード3、モニター用のフォトダイオード4、検出用抵抗5から構成されており、レーザダイオード2のカソード、フォトダイオード3のアノードは接地され、フォトダイオード4は、カソードが電源(Vcc)に接続されアノードが抵抗5を介して接地されている。レーザダイオード2から出射されたレーザ光は、ディスク6で反射されフォトダイオード3で受光される。また、レーザダイオード2から出射されたレーザ光の一部は、ディスク6に関係なく直接フォトダイオード4で受光される。
【0027】
PNP型トランジスタ7は、エミッタが電源(Vcc)に接続されコレクタがレーザダイオード2のアノードに接続される。
【0028】
演算増幅器(OP)8は電流電圧変換を行うものであり、反転入力端子(−)はフォトダイオード3のカソードに、非反転入力端子(+)はDC電圧源9に接続されている。DC電圧源9は、例えば電源(Vcc)の1/2の電圧に設定されている。演算増幅器8の出力用端子10と反転入力端子は抵抗11を介して接続されている。なお、通常は、反射光に含まれるデータ信号やサーボ系信号は、それぞれ専用のフォトダイオードおよび電流電圧変換回路で再生される場合が多いが、何れも周知の技術なので説明を割愛する。
【0029】
演算増幅器(OP)12は、非反転入力端子(+)がフォトダイオード4のアノードに接続され、出力が抵抗13を介してトランジスタ7のベースに接続されている。
【0030】
パルス幅変調生成回路(PWM生成回路)14は、レーザパワーの設定値に応じたパルス幅変調波形(以下、PWM波形と略称)を出力する。パルス幅変調生成回路14は、従来の光ディスク装置におけるパルス幅変調生成回路42と基本的に同様のPWM波形を出力する。したがって、ここでは詳細な説明を割愛するが、パルス幅変調生成回路14から出力されるPWM波形は、搬送波周波数f1のディジタル波形であり、Hレベルの比率が0から100%まで2m段階(mは正の整数)に変化するmビットのPWM波形である。さらに、PWMのパルス2n個(nは正の整数)の周期で、一周期を構成するパルス2n個についてそれぞれ1段階パルス幅を拡大または縮小させて、見かけ上2(m+n)段階のPWM波形(疑似(m+n)ビットのPWM波形)を出力する。
【0031】
なお、再生用のレーザパワーは低く、記録用のレーザパワーは再生時の数倍から約10倍である。このためパルス幅変調生成回路14から出力されるPWM波形は、記録時には再生時の数倍から約10倍のパルス幅である。
【0032】
記録用変調設定手段15は、パルス幅変調生成回路14から記録用のレーザパワー設定値を擬似(m+n)ビットのPWM波形で出力させるものである。また再生用変調設定手段16は、パルス幅変調生成回路14から再生用のレーザパワー設定値をmビットのPWM波形で出力させるものであり、PWMのパルス2n個の周期によるパルス幅の増減は行なわない。
【0033】
録再設定手段17は、記録と再生でセレクタ18の出力を切換えるものであり、記録時には記録用変調設定手段15の出力がセレクタ18を介してパルス幅変調生成回路14に入力し、再生時には再生用変調設定手段16の出力がセレクタ18を介してパルス幅変調生成回路14に入力するように構成されている。
【0034】
ローパスフィルタ19は、パルス幅変調生成回路14から出力したPWM波形を平滑して直流成分を出力するものであり、例えば抵抗とコンデンサで構成されている。ローパスフィルタ19の出力電圧は、PWM波形のパルス幅に比例し、平均波高値に等しい。なおローパスフィルタ19は、PWM波形の搬送波周波数f1を完全に減衰させる範囲でできるだけ遮断周波数を高くしており、録再設定手段17の切り換え動作などによるパルス幅変調生成回路14の出力変化への応答を早めている。
【0035】
利得変換回路20は、ローパスフィルタ19の出力電圧を、再生時には低利得で増幅し記録時には高利得で増幅する回路である。利得変換回路20は例えば、再生用の低電圧入力時には低利得で増幅し、記録用の高電圧入力時には高利得で増幅する折線型増幅器で構成されている。利得変換回路20の出力は演算増幅器12の反転出力端子に接続されている。
【0036】
なお、本実施の形態では、パルス幅変調生成回路14および記録用変調設定手段15により第1のパルス幅変調手段を構成し、パルス幅変調生成回路14および再生用変調設定手段16により第2のパルス幅変調手段を構成するものとする。
【0037】
このように構成された光ディスク装置の動作について、図2を参照しながら説明する。
【0038】
図2は、本発明の実施の形態における光ディスク装置の動作説明図であり、同図(1)はパルス幅変調生成回路14から記録時に出力されるPWM波形の周波数スペクトル、(2)はパルス幅変調生成回路14から再生時に出力されるPWM波形の周波数スペクトル、(3)はローパスフィルタ19の周波数特性、(4)は記録時のPWM波形がローパスフィルタ19で平滑化された波形の周波数スペクトルを示したものである。なお、図2の各図で直流成分の表示は省略している。また、同図の各横軸は周波数、(3)の縦軸は利得(ゲイン)、それ以外の縦軸は周波数スペクトル値(波高値)である。
【0039】
まず、記録時における動作について説明する。記録時には、録再設定手段17がセレクタ18を切換えることにより、記録用変調設定手段15の出力がセレクタ18を介してパルス幅変調生成回路14に入力する。パルス幅変調生成回路14は、擬似(m+n)ビットのPWM波形を出力する。この場合、図2の(1)に示すように搬送波周波数f1の低域側には周波数成分fa,fb,fc,…が出現する。
【0040】
具体例として、搬送波周波数f1=100kHz,m=4,n=3とすると、4bit(16段階)のPWM波形を、擬似7bit(128段階)として動作させることができ、平滑後の直流電圧の設定分解能が向上する。この場合、周波数成分fa,fb,fc,…は、12.5kHzおよびその整数倍である。
【0041】
ローパスフィルタ19で、図2の(3)に示すような減衰特性でPWM波形を減衰させることにより、ローパスフィルタ19の出力における平滑電圧の周波数成分は図2の(4)に示すように、直流成分以外にfa成分など低域周波数成分が残存する。
【0042】
ローパスフィルタ19からは記録用レーザパワーを設定する高い平滑電圧が出力するため、利得変換回路20で高利得で増幅され、演算増幅器12の反転入力端子に入力される。
【0043】
さて、レーザダイオード2から出射されたレーザ光はディスク6を照射し、反射光がフォトダイオード3に受光され電流に変換される。さらにこの変換された電流は演算増幅器8と抵抗11で電流電圧変換され端子10に出力される。この際、ディスク6からの反射光に含まれるデータ信号あるいはサーボ系信号が端子10に出力される。なお通常は、反射光に含まれるデータ信号やサーボ系信号は、それぞれ専用のフォトダイオードおよび電流電圧変換回路で再生される場合が多いが、何れも周知の技術なので説明を割愛する。
【0044】
一方、レーザダイオード2から出射されたレーザ光の一部はフォトトランジスタ4で受光されることにより、抵抗5の両端にはレーザダイオード2のレーザパワーに比例した電圧が出力される。抵抗5の両端電圧と利得変換回路20の出力電圧との誤差が0になるように演算増幅器12、抵抗13、トランジスタ7が構成されているので、レーザダイオード2に負帰還がかかりレーザダイオードのレーザパワーがコントロールされる。このように、レーザダイオード2のレーザパワーは利得変換回路20の出力電圧に比例する。
【0045】
ところで周知のように、MDの記録には磁界変調方式が採用されており、記録時のレーザパワーはディスク6の磁性膜をキュリ点温度以上に加熱することに用いられている。このため記録用レーザ光にfa成分など周波数成分が残存しても記録されたデータにはジッタが悪化するなどの影響がほとんど出ない。従って、ローパスフィルタ19の遮断周波数を高くすることにより、パルス幅変調生成回路14の出力変化に対する応答を早くすることが可能である。
【0046】
次に再生時における動作について説明する。再生時には、録再設定手段17がセレクタ18を切換えることにより、再生用変調設定手段16の出力がセレクタ18を介してパルス幅変調生成回路14に入力する。パルス幅変調生成回路14は、mビットのPWM波形を出力する(図2(2)を参照)。この場合、PWM波形のパルス幅が変化しないため、記録時に図2の(4)に示した搬送波周波数f1の低域側の周波数成分fa,fb,fc,…などは、再生時には全く出現しない。
【0047】
具体例として、記録時のPWM波形と同じく、搬送波周波数f1=100kHz,m=4,n=3とすると、4bit(16段階)のPWM波形である。
【0048】
ローパスフィルタ19からは再生用の低い平滑電圧が出力するため、利得変換回路20で低利得で増幅され、演算増幅器12の反転入力端子に入力される。再生時の利得が低いので1段階あたりの平滑電圧の変化が圧縮されており、記録の場合と比較して粗い設定分解能を充分補償することができる。
【0049】
以下は記録の場合と同様なので詳細な説明は割愛するが、レーザダイオード2のレーザパワーは利得変換回路20の出力電圧に比例する。
【0050】
この場合、レーザ光にfa,fb,fc,…の周波数成分が存在しないため、端子10に出力した再生信号に、fa,fb,fc,…等の周波数成分が混入することが無く信号品質は劣化しない。
【0051】
このように本実施の形態によれば、記録時には設定分解能を考慮したPWM波形、再生時には再生信号品質を考慮したPWM波形をそれぞれ使用することにより、記録と再生でそれぞれ要求される性能を両立させることが可能となる。
【0052】
さらに、再生時の利得を記録時の利得より低くした折線型増幅特性を有する利得変換回路20を用いることにより、再生時におけるPWM波形の設定分解能を、記録並に細かく設定することも可能である。
【0053】
なお、記録用変調設定手段15、再生用変調設定手段16、録再設定手段17、セレクタ18の一部または全てをソフトウェアで実現してもよい。
【0054】
ところで、本実施の形態では、再生時にパルス幅変調生成回路14からmビットのPWM波形を出力していたが、ローパスフィルタ19後の残存周波数成分が許容できる範囲において、擬似(m+p)ビットのPWM波形(p<n)を出力するように、再生用変調設定手段16を構成してもよい。
【0055】
具体例として、搬送波周波数f1=100kHz,m=4,p=1とおくことにより、4bit(16段階)のPWM波形を、擬似5bit(32段階)として動作させた場合、低域周波数成分としてf1/2=50kHzが出現するが、ローパスフィルタ19で充分減衰させれば装置として実用上問題ない。この場合、再生時のレーザパワーの設定分解能が向上する利点がある。
【0056】
あるいは、周知の技術を用いて、再生時にパルス幅変調生成回路14から出力するPWM波形について、搬送波周波数f1を上げ同時にビット数mを下げてもよい。この場合、パルス幅変調生成回路14を動作させるための基準クロック周波数を上げることなく周波数成分の下限を高くできるので、再生信号品質を改善できる。
【0057】
さらに、再生時における設定分解能の粗さが許容できれば、利得変換回路20を削除してもよく、その場合でも、記録時におけるレーザパワー設定分解能の改善と再生時における信号品質改善という本発明の目的は実現できる。
【0058】
また、上記実施の形態においては、MDを例に説明したが、記録時と再生時とでレーザーパワーが異なる様々なディスクに対して、本発明が適用可能であることは言うまでもない。
【0059】
【発明の効果】
以上のように、第1のパルス幅変調設定手段により記録用レーザパワーを設定する第1のパルス幅変調波形を出力し、第2のパルス幅変調設定手段により再生用レーザパワーを設定するとともに周波数帯域の下限が前期第1のパルス幅変調波形より高い第2のパルス幅変調波形を出力するパルス幅変調生成回路と、第1または第2のパルス幅変調波形を平滑するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力電圧を、記録時には第1の利得で増幅し、再生時には前記第1の利得より低利得である第2の利得で増幅する利得変換回路と、前記利得変換回路の出力電圧に応じたレーザパワーを発生してディスクを照射するレーザ光発生回路とを備えたことにより、記録時においてレーザパワー設定分解能を改善できるとともに、再生時においてパルス幅変調波形に低域周波数成分が漏出しジッタを悪化させるという問題を防止できる。
【0060】
また、利得変換回路を備えたことにより、前記効果に加え、再生用レーザパワーの設定分解能を大幅に向上できる利点がある。
【0061】
さらに、ローパスフィルタが、少なくとも第2のパルス変調波形の周波数帯域を遮断するように設定されていることにより、前記効果に加え、記録と再生の切り換えが早くできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における光ディスク装置の構成を示すブロック図
【図2】同光ディスク装置の動作を説明する周波数スペクトル図
【図3】従来例の光ディスク装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 光ピックアップ
2 レーザダイオード
3,4 フォトダイオード
5,11,13 抵抗
6 ディスク
7 PNP型トランジスタ
8,12 演算増幅器
9 電圧源
14 パルス幅変調生成回路
15 記録用変調設定手段
16 再生用変調設定手段
17 録再設定手段
18 セレクタ
19 ローパスフィルタ
20 利得変換回路
Claims (5)
- パルス幅変調生成回路により記録用レーザパワーを設定する第1のパルス幅変調波形を出力する第1のパルス幅変調設定手段と、
前記パルス幅変調生成回路により再生用レーザパワーを設定する第2のパルス幅変調波形を出力する第2のパルス幅変調設定手段と、
前期第2のパルス幅変調設定手段が出力した前記第2のパルス幅変調波形の周波数帯域の下限が前期第1のパルス幅変調波形の周波数帯域の下限より高く、
前記第1のパルス幅変調波形または第2のパルス幅変調波形を平滑化するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力電圧に応じたレーザパワーを発生してディスクを照射するレーザ光発生回路とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。 - パルス幅変調生成回路により記録用レーザパワーを設定する第1のパルス幅変調波形を出力する第1のパルス幅変調設定手段と、
前記パルス幅変調生成回路により再生用レーザパワーを設定する第2のパルス幅変調波形を出力する第2のパルス幅変調設定手段と、
前期第2のパルス幅変調設定手段が出力した前記第2のパルス幅変調波形の周波数帯域の下限が前期第1のパルス幅変調波形の周波数帯域の下限より高く、
前記第1のパルス幅変調波形または第2のパルス幅変調波形を平滑化するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力電圧を、記録時には第1の利得で増幅し、再生時には前記第1の利得より低利得である第2の利得で増幅する利得変換回路と、
前記利得変換回路の出力電圧に応じたレーザパワーを発生してディスクを照射するレーザ光発生回路とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。 - 第2のパルス幅変調設定手段によりパルス幅変調生成回路は、搬送波周波数が第1のパルス幅変調波形と等しく周波数帯域の下限が前期第1のパルス幅変調波形より高い第2のパルス幅変調波形を出力することを特徴とする請求項1または2に記載の光ディスク装置。
- 第2のパルス幅変調設定手段によりパルス幅変調生成回路は、搬送波周波数が第1のパルス幅変調波形と等しくパルス幅が固定である第2のパルス幅変調波形を出力することを特徴とする請求項1または2に記載の光ディスク装置。
- ローパスフィルタは、少なくとも第2のパルス変調波形の周波数帯域を遮断するように設定されていることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載の光ディスク装置。
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