JP3855394B2 - 再生または記録用機器において光電式スキャナの出力信号を処理する方法及び対応する機器 - Google Patents

再生または記録用機器において光電式スキャナの出力信号を処理する方法及び対応する機器 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体から再生するためのまたは光記録媒体に記録するための再生または記録用装置における光電子スキャナの出力信号を処理する方法、ならびにこの方法を実施するのに適した、デジタル・サーボ・コントローラの入力回路を有する対応する機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
このような方法、及びデジタル・サーボ・コントローラの入力回路を有する前記機器はどちらも少し前から、CD、光電磁ディスク(MO)、CD−ROM、デジタル・ビデオ・ディスク(DVD)など用の光ディスク・ドライブの構成部品として知られている。この場合、サーボ・コントローラは、光記録媒体を走査するレーザ・ビームが常に正確に記録媒体上のピットのトラックを追跡し、光記録媒体が避けられないある量の凹凸、偏心あるいはその他の妨害の影響を有するにもかかわらず、いつでも十分な精度で記録媒体の情報担持層上に合焦するようにするために使用される。既知の方法及び対応する機器の場合、スキャナの出力信号はまず低域フィルタとトリミング/補正回路を有するアナログ回路に供給され、次いで、それによって生じる焦点誤差信号及びトラック偏位を特徴付けるトラック誤差信号が、アナログ/デジタル・コンバータ(以下ではA/Dコンバータと称する)において、通常の44.1kHzの基本サンプリング周波数またはやはり通常の88.2kHzの2倍サンプリング周波数でデジタル化される。その後、デジタル化された信号が、デジタル・サーボ・コントローラに入力値として使用可能になる。
【0003】
この既知の方法及び対応する既知の機器の欠点は、特に、2つの誤差信号の高周波成分、たとえば無線周波数成分を抑制するためにアナログ低域フィルタが不可欠であり、必要なOFFSET及びBALANCEのトリミングまたは補正をアナログ領域で比較的複雑な形で実施しなければならないことである。この既知の方法及び既知の機器の対応する回路は、A/D変換の前にアナログ低域フィルタのいくつかの段を必要とすることがあり、光スキャナの各出力信号が別々にデジタル化される場合としかトリミングまたは補正をデジタル的に実施することができない。すなわち、この既知の方法も対応する機器も、A/Dコンバータとデジタル・サーボ・コントローラを含むデコーダ及びデジタル・サーボ・セクションの、例えばCMOS技術による集積化に最適ではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光記録媒体から再生するためのまたは光記録媒体に記録するための再生または記録用機器ならびに対応するデジタル・サーボ・コントローラの入力回路を有する機器において、デジタル・サーボ・コントローラの入力側における外部構成要素がほとんど回避され、同時に、自動または手動トリミングと自動または手動補正の能力が維持されるようなやり方で光電式スキャナの出力信号を処理する方法を設計することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によれば、請求項1に記載の特徴を有する方法、ならびに請求項6に記載の特徴を有する機器によって達成される。
【0006】
本発明に従って使用されるコーム・フィルタは、専門文献では移動時間平均(MTA)フィルタとも呼ばれ、オーバサンプリングによってデジタル化された変調信号をより低い所与のサンプリング周波数にアンダサンプリング、すなわちいわゆるダウンサンプリングするために既知の方法で使用される。本発明による方法ならびに本発明による機器のサーボ・コントローラの対応する入力回路の場合、高いサンプリング・レートがアンダサンプリングによってデジタル・トラッキング及び合焦サーボ制御に十分なより低いレートに変更される。すなわち、まずより高いサンプリング周波数のため、たとえば約700kHzの帯域幅を有する光電式スキャナのすべての出力信号がアナログ低域フィルタなしに直接デジタル化できる。このスキャナのデジタル化された出力信号の独立処理により、トラック偏位誤差信号及び焦点誤差信号が得られる前に、出力信号に対して自動的デジタル・トリミングまたは補正プロセスが簡単な形で実施できるようになる。
【0007】
本発明の方法及び対応する機器は多数の利点を有する。一方では、実施に必要なアナログ構成部品の数が少なくてすむだけでなく、それに加えて、光スキャナと、A/Dコンバータ、コーム・フィルタ、トリミング/補正回路、デジタル・サーボ・コントローラ、及びデコーダを有することのできる、デジタル・サーボ・セクションの集積回路(以下ではICとも称する)の間の信号経路中にアナログ構成部品が不要であり、したがってスキャナの出力信号がICに直接供給できるようになる。この程度まで、本発明による解決策は、光ディスク・ドライブ用IC設計の最適の構成を提供する。他方では、オーバサンプリングにより、A/Dコンバータより下流側のデジタル・サーボ信号の解像度がより高くなり、このことを利用して、たとえばA/Dコンバータの解像度を少し下げ、したがってこれをより費用効果の高い形で設計することができる。さらに、完全にデジタルな加工方法であるため、各スキャナ出力信号の利得及びOFFSETの簡単な自動的トリミング/補正が可能である。たとえば、トラッキング及び合焦制御のための既知の3ビーム法の場合、異なる6つの出力信号A、B、C、D、E、Fが光スキャナから供給される。本発明による解決策によれば、コーム・フィルタを使ったアンダサンプリングの後で分離した信号のみがデジタル信号プロセッサに送られる。この分離した信号は、出力信号A、B、C、D、E、Fに対応し、本発明に従ってサンプリングされフィルタされる信号A”、B”、C”、D”、E”、F”とすると有利であり、本発明の有利な改良形態によれば既に部分的に事前処理された信号、例えば和信号A+C及びB+Dがコーム・フィルタに送られる。この方法は、それらの信号が均一なOFFSET及び/またはBALANCEのトリミングまたは対応する補正を必要とする場合、個々の信号に対して独立した2つのトリミング操作または補正が必要でないという利点を有する。デジタル信号プロセッサは、通常のトラック偏位及び焦点誤差信号の代わりに前記の分離した信号を供給される。これは、周知のように光スキャナの出力信号の利得及びOFFSETがその位置合わせのために異なっているので、特に有利である。この理由から、よりよいトラッキングのためにはトリミングが絶対に不可欠である。最後に、本発明による解決策によれば、A/Dコンバータの入力は所望の解像度を達成するためにマッチングを必要としないことが有利である。本発明による機器のICの場合、スキャナの出力信号E及びFはA/Dコンバータ中で互いに別々にデジタル化される。すなわち、この回路が開いているときと閉じているときで、出力信号の間にどんな振幅の差もない。したがって、A/Dコンバータの入力のマッチングは不要である。
【0008】
この方法及び対応する機器の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【0009】
スキャナの出力信号のデジタル化は、48倍オーバサンプリング(n=48)で実施することが好ましい。スキャナの出力信号の帯域幅は一般に約700kHzまでなので、得られるサンプリング周波数48×44.1kHzがナイキスト周波数より十分高くなるからである。
【0010】
多くの場合、トラッキング制御はいわゆる3ビーム法を用いて動作し、異なる6つの出力信号A、B、C、D、E、Fが光スキャナによって生成される。本発明による方法の一発展形態によれば、それから和信号(A+C、B+D)が形成され、次いで前記サンプリング周波数でデジタル化され、その後の方法段階にかけられる。
【0011】
本発明の有利な一改良形態によれば、コーム・フィルタの回路は、IIRフィルタ・セクション、いわゆる無限パルス応答フィルタと、FIRフィルタ・セクション、いわゆる有限パルス応答フィルタに分かれ、それぞれがk個のメモリ・モジュールを含み、kはコーム・フィルタの次数である。本発明による方法の一発展形態においては、コーム・フィルタのIIRセクションのメモリ・モジュールは、各ケースでn個のサンプリング・プロセスの後にRESETコマンドによってリセットされる。こうして得られる利点は、1つのFIRフィルタ段が省略できる、すなわち得られる改良型コーム・フィルタの中央段がIIRフィルタ段の機能とFIRフィルタ段の機能を共に実施し、この場合はIIRフィルタ構造が維持されることである。たとえば2次の、したがって、2つのIIRフィルタ段と2つのFIRフィルタ段を有するコーム・フィルタ(k=2)を使用する場合、得られるフィルタの中央段が第2IIRフィルタ段と第1FIRフィルタ段の機能を実施し、同時になおIIRフィルタ構造を有する。本発明によるRESETコマンドは、各ケースで48個のサンプリング・プロセスの後に48倍オーバサンプリングで実施される。すなわち、得られるIIR/FIRフィルタ段は、積分器としてのメモリ・モジュール内で入り信号を48個加算し、加算された信号がCLOCK1/48を使って、すなわちその周波数がオーバサンプリングのクロック周波数の1/48に相当するクロックを使用して最終メモリ・モジュールにバッファ記憶された後、IIR/FIRフィルタ段のメモリ・モジュールの内容が、やはりその周波数がオーバサンプリングのクロック周波数の1/48に相対するクロックで生成されるRESETコマンドによってリセットされる。
【0012】
本発明は、トラッキング制御のための前記の3ビーム法に限定されるだけではなく、異なるトラッキング方法を使用して動作する対応する機器においても同様に有利に使用できる。
【0013】
次に、本発明の好ましい例示的実施形態について、図面を参照して以下により詳しく説明する。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、光記録媒体から再生するためのまたは光記録媒体に記録するための再生または記録用機器における光電式スキャナ3の出力信号A〜Fを処理するためのデジタル・サーボ・コントローラ1の入力回路の回路レイアウトである。ここでは、トラッキング制御に通常の3ビーム法を使用し、スキャナ3が異なる6つの信号A〜Fを供給するものと想定する。この場合、信号A、B、C、Dは焦点誤差信号と情報信号を得るために使用され、信号E、Fはトラック誤差信号を得るために使用される。スキャナ3と3ビーム法の対応する設計は十分によく知られており、したがってここでより詳しく説明する必要はない。スキャナの出力信号A〜Fはまずアナログ回路13に供給される。アナログ回路13はトリミング/補正装置と少なくとも1個の低域フィルタを含む。このアナログ回路13は既知の方式でデコーダ15に接続され、デコーダ15はスキャナ3から出た信号を情報信号に変換する。焦点誤差信号FE=(A+C)−(B+C)と、トラック偏位に対応するトラック誤差信号TE=E−Fがアナログ回路13の出力部で生成され、アナログ/デジタル・コンバータ2(以下ではA/Dコンバータと称する)に供給される。A/Dコンバータ2はデジタル・サーボ・セクションの一構成要素である。デジタル・サーボ・セクションの基本的構成要素としては、A/Dコンバータ2の他に、デジタル・サーボ・コントローラ1がある。焦点誤差信号FEとトラック誤差信号TEは、A/Dコンバータ2内で、44.1kHzの通常サンプリング周波数で、あるいは通常サンプリング周波数の2倍、すなわち88.2kHzのサンプリング周波数でデジタル化され、次いでその後の信号処理のためデジタル・サーボ・コントローラ1に供給される。アナログ回路13及び特にその中に含まれる低域フィルタは、デジタル・サーボ・コントローラ用のこの入力回路において、誤差信号FE、TEの無線周波数成分を抑制するために不可欠である。
【0015】
図2は、本発明による機器のデジタル・サーボ・コントローラ1の改良型入力回路の回路レイアウトである。図1による入力回路とは対照的に、出力信号は和信号A+C、B+D、E、Fとして直接に、すなわちアナログ回路の挿入なしにA/Dコンバータ2に入力信号として供給される。A/Dコンバータ2において、入力信号A〜Fは48倍オーバサンプリングで、すなわちナイキスト周波数より十分に高い48×44.1kHzのサンプリング周波数でデジタル化される。この後、デジタル化された信号A〜Fは2次コーム・フィルタ4に供給され、そこで48倍サンプリング周波数から基本サンプリング周波数(44.1kHz)へのアンダサンプリングにかけられる。これはデジタル合焦及びトラッキング・サーボ制御に十分な手順である。したがって、和信号(A+C)’、(B+D)’、E’、F’がコーム・フィルタの出力部で生成され、それぞれトリミング及び補正OFFSET及びBALANCEのため自動トリミング補正装置6に供給される。
【0016】
最後に、トリミングされた補正された信号(A+B)”、(B+D)”、E”、F”からデジタル・サーボ・コントローラ内で下記の周知の方程式を使って焦点誤差信号FE及びトラック誤差信号TEが得られる。
FE=(A+C)”−(B+D)” (式1)
TE=E”−F” (式2)
(A+C)”=[(A+C)’−OFFSET1]*BALANCE1
(B+D)”=[(B+D)’−OFFSET2]*BALANCE2
E”=(E’−OFFSET3)*BALANCE3
F”=(F’−OFFSET4)*BALANCE4
【0017】
この場合、OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3、OFFSET4はOFFSET補正のパラメータであり、BALANCE1、BALANCE2、BALANCE3、BALANCE4はBALANCE補正のパラメータである。
【0018】
図3は、k次コーム・フィルタの詳細ブロック図である。このフィルタは専門文献では時に移動時間平均(MTA)フィルタとも呼ばれる。フィルタ入力部16とフィルタ出力部18の間には4つのメモリ・モジュール5、7、9、11があり、これらは例えば伝達関数Z-1を有するDフリップフロップである。このフィルタは、したがってその伝達関数は、第1IIRフィルタ段8と第2IIRフィルタ段12を含む無限パルス応答フィルタ・セクション(IIRフィルタ段12とも呼ぶ)と、第1FIRフィルタ10と第2FIRフィルタ段14を含む有限パルス応答フィルタ・セクション(FIRとも呼ぶ)に分かれる。
【0019】
このようなフィルタの一般的伝達関数は次式で表される。
【0020】
【数1】
Figure 0003855394
【0021】
上式で、N=アンダサンプリング係数
k=フィルタの次数である。
【0022】
48倍サンプリング周波数から基本サンプリング周波数へのアンダサンプリングによる2次コーム・フィルタ4の伝達係数は次の通りである。
(Z-0+Z-1+Z-2+.....+Z-46 +Z-472 (式4)
【0023】
式4に式3を代入すると、次式が得られる。
【0024】
【数2】
Figure 0003855394
【0025】
このコーム・フィルタ4は、光ディスク・ドライブにおけるデジタル・サーボ応用例では十分な8ビットを越える信号雑音を維持しながらアンダサンプリングを実施する。その上、48倍オーバサンプリングによってさらに2.7ビットが得られ、A/Dコンバータの下流で追加の解像度が得られ、このため、たとえばA/Dコンバータの解像度を低く設計することができる。
【0026】
例示的実施形態において、光スキャナから出る信号をサンプリングするためのクロック信号はCLOCK1と呼ばれ、48番目のサンプルごとのクロック信号はCLOCK1/48と呼ばれる。
【0027】
図4は、本発明による機器の改良型2次フィルタの詳細ブロック図である。これは、図3のコーム・フィルタと、IIRフィルタ・セクション中のメモリ・モジュール5’が48個のサンプリング・プロセスごとの後にRESETコマンドによってリセットされる点が異なる。このRESET機能によって、メモリ・モジュール5’は第2IIRフィルタ段12と第1FIRフィルタ段14の機能を実施する(図3参照)。したがって、IIR/FIRフィルタ段20をIIRフィルタ構造付きで形成することができる。したがって第1FIR段10のメモリ・モジュール7は省略できる。
【0028】
RESETコマンドは48個のサンプリング・プロセスごとの後に実行されるので、IIR/FIRフィルタ段20は積分器としてのメモリ・モジュール5’内で入り信号を48個加算し、加算された信号がCLOCK1/48で最終メモリ・モジュールにバッファ記憶された後、IIR/FIRフィルタ段のメモリ・モジュール5’の内容がRESETコマンドによってリセットされる。
【0029】
要約すると、光記録媒体から再生するためのまたは光記録媒体に記録するための再生または記録用機器において光電式スキャナ(3)の出力信号A〜Fを処理するための、下記の方法段階を含む方法、ならびにデジタル・サーボ・コントローラの対応する入力回路を備えた機器が指定される。すなわち、出力信号A〜Fがまず低域フィルタの挿入なしでA/Dコンバータ(2)に直接供給され、n倍オーバサンプリングでデジタル化される。次いでデジタル化された出力信号がk次コーム・フィルタ(4)に供給され、それによって通常サンプリング周波数(44.1kHz)への信号のアンダサンプリングが実施される。その後、コーム・フィルタ(4)のアンダサンプリングされた出力信号A’〜F’がトリミング/補正回路(6)に供給され、その中でそれぞれOFFSET及びBALANCEのトリミング及び補正が実施される。最後に、トリミング/補正された出力信号A”〜F”がデジタル・サーボ回路(1)のトリミング/補正回路に供給され、それによって焦点誤差信号(FE)とトラック偏位誤差信号(GE)が生成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】デジタル・サーボ・コントローラの入力回路を示す図である。
【図2】本発明による機器のデジタル・サーボ・コントローラの入力回路を示す図である。
【図3】アンダサンプリングによる2次コーム・フィルタを示す図である。
【図4】図3によるコーム・フィルタの最適設計を示す図である。
【符号の説明】
1 デジタル・サーボ回路
2 アナログ/デジタル・コンバータ
3 光電式スキャナ
4 k次コーム・フィルタ
6 トリミング/補正回路
13 アナログ回路
15 デコーダ

Claims (10)

  1. 光記録媒体から再生するためのまたは光記録媒体に記録するための再生または記録用機器において光電式スキャナ(3)の出力信号を処理する方法であって、
    a)出力信号(A、B、C、D、E、F)をアナログ/デジタル・コンバータ(2)に直接供給し、n倍のオーバサンプリングでデジタル化する方法段階と、
    b)スキャナのデジタル化出力信号(A、B、C、D、E、F)をk次コーム・フィルタ(4)に供給し、それによって正常サンプリング周波数への信号のアンダサンプリングを行う方法段階と、
    c)コーム・フィルタ(4)のアンダサンプリングされた出力信号(A’、B’、C’、D’、E’、F’)をトリミング/補正回路(6)に供給し、その中でOFFSETとBALANCEのトリミング及び補正をそれぞれ行う方法段階と、
    d)トリミング/補正回路(6)のトリム/補正済み出力信号(A”、B”、C”、D”、E”、F”)をデジタル・サーボ回路(1)に供給し、それによって合焦制御ループまたは追跡制御ループの制御信号を生成する方法段階とを特徴とする方法。
  2. スキャナ(3)の出力信号(A、B、C、D、E、F)を48倍オーバサンプリングでデジタル化することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 光電式スキャナ(3)が3本の走査ビームで動作し、対応する異なる出力信号(A、B、C、D、E、F)を供給し、和信号(A+C、B+D)が形成される方法段階a)〜d)に提供されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 焦点誤差信号がトリミング済み補正済み和信号(A+C)”と(B+D)”の差から形成され、トラック誤差信号がトリミング済み補正済み出力信号(E”、F”)の差から形成されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. その伝達関数がIIR部分とFIR部分に分割されるコーム・フィルタ(4)において、RESETコマンドによるn回のサンプリング処理のたび毎に、コーム・フィルタ(4)のIIR部分のメモリ・モジュール(5’)がリセットされることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 光電式スキャナ(3)と、光電式スキャナ(3)の出力信号(A、B、C、D、E、F)を処理するための入力回路を有するデジタル・サーボ・コントローラ(1)とを有する、光記録媒体から再生するためのまたは光記録媒体に記録するための再生または記録用機器であって、
    スキャナ(3)の出力信号(A、B、C、D、E、F)がそこに供給され、これらの出力信号がそれによってn倍のオーバサンプリングでデジタル化されるアナログ/デジタル・コンバータ(2)と、アナログ/デジタル・コンバータ(2)のデジタル化出力信号(A、B、C、D、A+C、B+D、E、F)がそこに入力信号として供給され、アンダサンプリングされた出力信号(A’、B’、C’、D’、(A+C)’、(B+D)’、E’、F’)を生成するk次コーム・フィルタ(4)と、アンダサンプリングされた出力信号(A’、B’、C’、D’、(A+C)’、(B+D)’、E’、F’)がそれに入力信号として供給され、デジタル・サーボ・コントローラ(1)に入力信号として使用可能となるトリミング済みかつ/または補正済み出力信号(A”、B”、C”、D”、(A+C)”、(B+D)”、E”、F”)を生成するトリミング/補正回路(6)とを有することを特徴とする機器。
  7. コーム・フィルタ(4)が第1IIRフィルタ段を含み、それに第1FIRフィルタ段が接続されることを特徴とする請求項6に記載の機器。
  8. コーム・フィルタ(4)がメモリ・モジュール(5’)を含み、このモジュールの内容がRESETコマンドによってリセットできることを特徴とする請求項6または7に記載の機器。
  9. リセット可能なメモリ・モジュール(5’)がIIRフィルタ段(8)の一部分であることを特徴とする請求項7及び8に記載の機器。
  10. 2つのIIRフィルタ段と2つのFIRフィルタ段をもつ2次コーム・フィルタ(4)を有し、リセット可能メモリ・モジュール(5’)がIIRフィルタ構造第2IIRフィルタ段(12)及び第1FIRフィルタ段(14)の機能を果たすことを特徴とする請求項8または9に記載の機器。
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