JP4048519B2

JP4048519B2 - ジッタ測定装置

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Publication number: JP4048519B2
Application number: JP2000074939A
Authority: JP
Inventors: 和義山田
Original assignee: 菊水電子工業株式会社
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: JP2001229620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ディスクを情報記録媒体とするＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等のデータ再生装置が有する回転機構や光学ピックアップ（「光学ヘッド」という。以下同じ）の評価装置であるジッタ測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学ディスクを用いたデータ再生装置には、一般にディスクの回転機構から生ずる回転ムラ、歪み等に起因する低い周波数領域での時間軸変動による低周波ジッタと、光学ヘッドに起因する高い周波数領域での時間軸変動による高周波ジッタがあり、通常再生信号に現れ、そのジッタ量の程度は再生装置により異なる。
このようなジッタによる影響は、例えばＣＤ−ＲＯＭにおいては音質の低下となり、またＤＶＤ−ＲＡＭでは映像画質の劣化として現れるので、ジッタの量は少ない程より忠実な再生信号が得られる。
その為ディスクの再生装置から発生するジッタの量を正確に測定し、評価する必要がある。
ジッタの量を測定するには、ジッタメータ等のジッタ測定装置が存在し、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の再生装置の特に調整、検査に使用されている。
【０００３】
図９は、光学ディスクＤＶＤ−ＲＡＭのディスク面の概略の構造を示したものである。
ディスク面はランド部と言われている（凸部）とグルーブ部と言われる（凹部）溝部が渦巻き状に形成され、そのランド及びグルーブには電気信号に基づき光学ヘッドによりディジタル・データが光学的マークとして記録され、またその記録された部分から光学的マークが読取られたディジタル・データ信号が音声や映像信号として再生される。
同図においてランド／グルーブのスイッチング・ポイントと書かれている部分は、光学ヘッドがランドの部分（凸部）にアクセスするか、グルーブの部分（凹部）にアクセスするかを認識するための、ピットと呼ばれる物理的な穴状に形成されている部分を示している。
またヘッダーと書かれている部分は、トラック及びセクタのアドレス信号となる部分で、同様にピットがディスク面の各所に配置されていて、トラック及びセクタの先頭に位置されている。
ゾーンは、前述したランドとグルーブの部分が渦巻き状に形成されいる部分の６０本（または６０周）を１ゾーンとし、ディスク１枚は例えば２４ゾーンに分けて構成されている。
トラックは１ゾーンを複数個の例えば６４個に区分し、その一つの区分をセクタと言い、これらの部分に映像データ信号が記録され、また読取られる。
光学ヘッドはそのヘッダーを目当てに所定のアドレスにアクセスし、映像データ信号を記録し、また読取りを行うことになる。
予めディスク面に固定され記録されているランド／グルーブのスイッチング・ポイントのピットや、各トラックやセクタの先頭に位置するヘッダーのピットは光学ヘッドが検出し電気信号に変換され、その電気信号はインデックス信号と言われ記録や読取りの際制御信号として利用されるが、一方その信号は映像信号を再生する際に映像信号に混在し出力される。
図８（Ａ）はその一例を示したもので、映像信号であるＲＦ信号ａ及びｃの間にｂインデックス信号が混在していることを現わしている。
ここでのＲＦ信号（１１）とは、光学ディスクの再生装置から直接出力される信号の他、その信号を成形・加工した場合は勿論のこと、そのＲＦ信号と例えば他のクロック信号より生成される場合等、そのＲＦ信号に関係し生成される全ての信号を含むことを意味する。
【０００４】
光学ディスクを再生装置で再生し、その再生信号に含まれるジッタの量は、ジッタメータ等のジッタ測定装置で測定することは前述した通りである。
ＤＶＤ−ＲＡＭの場合、再生されるＲＦ信号には、図８（Ａ）に示すように、ａ、ｃの他、予め記録されているｂインデックス信号が同時に再生され、このインデックス信号の存在がジッタ測定の際大きな測定誤差となり問題となる。
ＣＤ−ＲＯＭ及びＣＤ−Ｒ等は、ＤＶＤ−ＲＡＭとは光学ディスク面の基本的な構造が図９とは異なり、前述したランド／グルーブのスイッチング・ポイントやトラック、セクターのヘッダーとしてのピットの存在はしない。
従って、ディスクの再生時に混在するインデックス信号の存在はないが、例えばディスクの再生時に現在のトラックから他のトラックに切換える際、いわゆるトラッキング・ジャンプをしたときに、スイッチングによるスイッチング信号波形が発生し、不要なインデックス信号と同じように再生信号に混在するため、ジッタ測定の誤差となり問題である。
【０００５】
図３は、前述した問題の解決策として現在一般的に使用されているジッタ測定装置のブロック図で、不要なインデックス信号等の混入をＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の前段に設けたスイッチ（Ｓ１３）で禁止（「インヒビット」と言う。以下同じ。）する従来技術であり、次のように動作する。
光学ディスク再生装置から再生出力されたジッタを含んだＲＦ信号（１１）を、時間・電圧変換器（１２）に入力しジッタ信号を検出する。
その検出された信号はスイッチ（Ｓ１３）を通してＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）に入力し演算し、その出力を表示装置（１５）に加え、ジッタ量の大きさの表示をする。
スイッチ（Ｓ１３）はインヒビット信号（１６）により切換へ動作をする。
ここで、インヒビット信号（１６）がＨの期間は、ＲＦ信号に混在してくるｂのインデックス信号が発生している期間の幅と等しく、また同期の関係にある。
またインヒビット信号（１６）は図示しないインヒビット発生回路により生成される。
時間・電圧変換器（１２）からの出力はＡ端子に接続され、Ｂ端子はグランドされていて、コモン端子Ｃの可動接片は、インヒビット信号（１６）によりインヒビット信号がＨの期間、Ｂ端子に接続されグランドされ、ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の入力信号はその期間ゼロとなり、不要なインデックス信号の混入を阻止している。
よって、ジッタ測定に際し測定誤差の原因となるインデックス信号を含まない測定ができる。
【０００６】
ここで時間・電圧変換器（１２）の基本的な動作原理を説明する。
まず時間・電圧変換器（１２）は、入力される信号の幅をその信号の幅に対応した電圧の値に変換し、ジッタの大きさ（△Ｔ）に対応した電圧の値（ΔＶ）としてジッタ信号を検出する機能を有する。
時間・電圧変換器（１２）の動作原理を図４に示す。
（Ａ）は、ジッタを含んだＲＦ信号（１１）である。
（Ｂ）はＲＦ信号をパルスに成形した信号である。
（Ｔ）はＲＦ信号波形の幅で、ＲＦ信号にジッタが発生すると信号波形の幅
（Ｔ）が時間と共に変動する。
その場合ＲＦ信号の幅（Ｔ）は、

（Ｃ）は、（Ｅ）で発生する、コンデンサ（Ｃ１０１）の充電電圧が直線的に上昇する信号（「ランプ信号」と言う。以下同じ。）を示したもので、そのランプ信号はＲＦ信号波形の幅（Ｔ）の時間に従い上昇し切り、その電圧値（Ｖ）を保持し、所定の時間経過後リセットされる基本動作をする。
ＲＦ信号に（ΔＴ）が存在する場合、その（ΔＴ）に従った電圧値（Ｖ）が電圧の変動分（ΔＶ）として検出することができる。

（Ｄ）は、後述するサンプル・ホールド回路（２０１）に加えるクロック信号で

（Ｅ）はランプ信号発生回路の原理図で、コンデンサ（Ｃ１０１）に定電流源（Ｉ）から定電流を供給し充電することにより、コンデンサ（Ｃ１０１）の充電電圧が上昇しランプ信号が得られる。
充電の開始はＲＦ信号（１１）の波形の立ち上がりによりスイッチ（Ｓ１０１）をオンにし、コンデンサ（Ｃ１０１）へ充電を開始しランプ信号が所定の時間経過後、リセット信号によりスイッチ（Ｓ１０２）をオンにし、コンデンサ（Ｃ１０１）の両端を短絡しリセットする。
このランプ信号は、サンプル・ホールド回路（２０１）に加えられ、（Ｄ）に示

出力が次段の引算器（３０１）に加えられる。
引算器（３０１）では、ジッタ測定に必要な、ＲＦ信号（１１）のジッタ分（ΔＴ）を電圧値に変換した（ΔＶ）のみを算出する。

きる。

その結果、ジッタ量を電圧値に変換した（ΔＶ）を、引算器（３０１）の出力電圧として得ることができ、電圧の値に変換しジッタ量を検出する。
【０００７】
次にＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の、基本動作原理を説明する。
ＲＭＳ−ＤＣ変換器の基本構成は、乗除算器と平均化回路（ローパスフィルター）である。

また平均化回路（１１４）は抵抗（Ｒ１１１）とコンデンサ（Ｃ１１１）から構

ここで、（Ｘ）は乗除算器（１１３）に入力される信号、（Ｘ^２）は（Ｘ）を２

今、乗除算器（１１３）に加えられる入力信号（Ｘ）は２乗計算され（Ｘ^２）

ように動作する。
即ち、ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）へ入力される信号が、例えば複雑な信号波形をもつＡＣ、またはＡＣ＋ＤＣの場合、その波形の実効値（ｒｍｓ）を、２

を生成する機能を有する回路である。
よって、時間・電圧変換器（１２）で検出されたジッタ信号（ΔＴ）に基づく電圧値（ΔＶ）をこのＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）で精度良く直流電圧に変換し、表示装置（１５）に入力し、アナログメータまたはディジタル表示器等によりジッタの値を表示することができる。
【０００８】
図６は他のジッタ測定装置のブロック図で、不要なインデックス信号等をサンプル・ホールド回路の有するスイッチでインヒビットする従来技術である。
ジッタを含んだＲＦ信号（１１）を時間・電圧変換器（１２）に入力し、ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）を通してサンプル・ホールド回路（２２４）に加えられる。
そのサンプル・ホールド回路（２２４）はインヒビット信号がＨの期間、不要信号を取込まないようにホールド状態を維持する動作をし、その出力は表示装置（１５）により、例えばメータ表示装置に加えられ、ジッタ量の大きさの表示をする。
時間・電圧変換器（１２）、及びＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）は図３と同一の動作、機能を有し、その基本的な動作原理は既に述べた通りである。
図７にサンプル・ホールド回路（２２４）の基本的な回路構成を示す。
ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の出力信号は、スイッチ（Ｓ２２）を通してコンデンサ（Ｃ２２）にサンプルされ、後段の表示装置（１５）に入力され、その信号が表示装置（１５）により表示される。
スイッチ（Ｓ２２）は、インヒビット信号（１６）がＬの期間、オンし、ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の出力信号を（Ｃ２２）にサンプル（取込む）する。インヒビット信号（１６）がＨの期間に切換わるとスイッチ（Ｓ２２）はオフになり、オフになる直前のＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の出力信号が（Ｃ２２）にホールド、維持するように動作する。
よって、ジッタ測定に際し誤差の原因となる既に述べた図８（Ａ）に示すｂインデックス信号を含まない信号の測定ができるジッタ測定装置である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の図３及び図６に示したジッタ測定を行う従来技術には以下の問題がある。
【０００１０】
図３の不要なインデックス信号等をＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の前段に設けたスイッチ（Ｓ１３）でインヒビットする場合、その期間ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）への入力信号がゼロとなるため、図５の平均化回路（１１４）のコンデンサ（Ｃ１１１）に充電されていた信号は抵抗（Ｒ１１１）とコンデンサ（Ｃ１１１）の時定数に従い降下する。
降下することにより表示装置（１５）の表示値も同様に降下することになり、真の値に対し全体的に降下した表示値になり、不正確な表示となる問題がある。次に、インヒビット信号（１６）がＨの期間からＬの期間に切換わった時点で、同様に抵抗（Ｒ１１１）、コンデンサ（Ｃ１１１）の時定数に従い出力電圧が立上がるため、その時定数により立上がりが遅れ、表示の遅れを伴う。
今まで降下していた表示値が、時定数により正しい表示値に素早く戻ることができず、時間遅れを生じ、同様に不正確な表示がされる問題がある。
特にインヒビット信号（１６）のＨの期間が長い場合や、インヒビット信号（１６）のＨの期間が頻繁に到来する場合、表示値の降下現象や正しい表示値に復帰するのに時間が掛かるという問題が極めて兼著となる。
図１０はその動作状態の例を示したものである。
【０００１１】
図６の不要なインデックス信号等をサンプル・ホールド回路のスイッチでインヒビットする場合は、インヒビット信号（１６）がＨの期間、インデックス信号や、トラッキング・ジャンプ（トラックを切換えること）により、例えばジッタが極めて大きなＲＦ信号（１１）に相当するような信号がＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）に到来した場合、その信号がＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）のコンデンサ（Ｃ１１１）にチャージされ、ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の出力電圧は極めて高い電圧の値となる。
そのような状態からインヒビット信号（１６）が再びＬに切換わり、サンプル・ホールド（２２４）のスイッチ（Ｓ２２）がオンになると、その高い出力電圧がコンデンサ（Ｃ２２）に取込まれ、表示装置（１５）に加えられるので、ＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）のコンデンサ（Ｃ１１１）にチャージされた高い電圧がディスチャージされるまでの間、表示装置（１５）はジッタを極めて大きい値として表示することになり、異常なデータの表示がされるという問題が起こる。特に表示装置がメータ式の場合は、メータの針が振り切れ、メータの針がスケール外を維持する場合も有り好ましくない。
図１１はその動作状態の例を示したものである。
本発明は、以上の欠点、問題点を解決する為になされたものである。
【０００１２】
【課題を解決するための手段】
図１に示すように、ＲＦ信号（１１）を入力する時間・電圧変換器（１２）と、該時間・電圧変換器（１２）の出力信号を受ける乗除算器（１３）と、該乗除算器（１３）の出力を、インヒビット信号（１６）によりオン、オフするスイッチ（Ｓ１）と、該スイッチ（Ｓ１）および抵抗（Ｒ１）とコンデンサ（Ｃ１）によりサンプル・ホールド機能と平均化回路機能（１４）を兼用させ、該サンプル・ホールド機能と平均化回路（１４）の出力を該乗除算器（１３）に帰還し演算する。
或いは図１に示す構成の点線の部分を図２に示すように実施することができる。
即ち、該乗除算器（１３）の出力を抵抗（Ｒ１１）と、スイッチ（Ｓ１１）を通してコンデンサ（Ｃ１１）からなる平均化回路機能と、該平均化回路の出力をスイッチ（Ｓ１２）を通しコンデンサ（Ｃ１２）にサンプル・ホールドする機能を有し、該サンプル・ホールド回路の出力を該乗除算器（１３）に帰還し演算し、インヒビット信号（１６）によりスイッチ（Ｓ１１）及び（Ｓ１２）を制御する。
本発明は、以上の構成よりなるジッタ測定装置である。
【０００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜２を参照して本発明の実施の形態に付いて詳細に説明する。また、同一の参照符号は同一性ある構成部分を示す。
【０００１４】
図１は本発明の一実施例を示したものである。
光学ディスク、例えばＤＶＤ−ＲＡＭから再生されるジッタを含んだＲＦ信号（１１）を電圧・時間変換器（１２）に入力し、ＲＦ信号（１１）の波形の幅の変化に対応した電圧の値に変換し、その変化量からジッタ信号を検出する。
ジッタの大きさと対応した電圧の値は、次段の乗除算器（１３）に加えられ、またその出力信号は、設けられたスイッチ（Ｓ１）を通して抵抗（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）から成るサンプル・ホールド回路機能と、また同時に平均化回路（１４）としての機能を有する回路に加えられ、その出力は表示装置（１５）に与えられ、また乗除算器（１３）に帰還される。
乗除算器、（１３）には電圧・時間変換器（１２）から検出された信号（Ｘ）

その演算結果は、電圧・時間変換器（１２）から検出されたジッタ信号波形の実効値（ｒｍｓ）に等価な直流出力電圧を生成し、表示装置（１５）に加えジッタ値または大きさを表示する動作をする。
即ち、乗除算器（１３）と抵抗（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）の平均化回路（１４）の間に設けられたスイッチ（Ｓ１）は、次のように動作する。
【０００１５】
スイッチ（Ｓ１）がオンの時、インヒビット信号（１６）はＬの期間であり、乗除算器、（１３）の出力と抵抗（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）の平均化回路（１４）が接続され、回路はＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）として動作し機能する。
よって電圧・時間変換器（１２）から検出された信号は乗除算器、（１３）で演算され出力される比較的凸凹した信号を、平均化回路として機能する抵抗（Ｒ

として乗除算器（１３）に帰還し、また次段の表示装置（１５）に出力する動作を行う。
【０００１６】
次に、スイッチ（Ｓ１）がオフの時は、インヒビット信号（１６）がＨの期間であり、平均化回路（１４）がサンプル・ホールド回路として切換わり動作する。
インヒビット信号（１６）がＨの期間入力されるインデックス信号等はスイッチ（Ｓ１）がオフしているので、抵抗（Ｒ１）を通しコンデンサ（Ｃ１）にチャージされない為、インヒビット信号（１６）がＬに切換わったとき、図１１の例のような高いチャージ電圧等により測定の誤差となる問題は生じない。
また本発明は、既に述べたように、スイッチ（Ｓ１）と抵抗（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）から構成されるサンプル・ホールド回路であり、かつ平均化回路である両方の機能として動作するので、通常はＲＭＳ−ＤＣ変換器（１１８）の後段にサンプル・ホールド回路（１４）が回路機能上必要であるが、本発明の場合はその機能をも有しており、新たなサンプル・ホールド回路は不要となる為、電子回路を簡素化できるメリットがある。
【０００１７】
更に本発明を構成する電子回路上に設けられたスイッチ（Ｓ１）の機能・動作は、インヒビット信号（１６）によりＨの期間オフさせるように動作する為、インデックス信号等の大きさ、到来する期間、到来頻度等に関係することなく不要な信号を切取り、残ったＲＦ信号を図８（Ｃ）に示すようにａ及びｃの部分を電気的に結合することが可能となる。
このことは、不要な信号が存在しない連続したＲＦ信号のジッタを計測している状態と等価な、高精度のジッタ測定ができることを意味している。
【０００１８】
図２は、本発明の他の実施例で、発明の基本構成は図１と同様であるが、図１の点線の部分を、他の実施例により実施した場合を示したものである。
即ち、乗除算器（１３）からの比較的凸凹した信号を抵抗（Ｒ１１）、スイッチ（Ｓ１１）を通してコンデンサ（Ｃ１１）で平均化する回路機能の部分と、バッファ増幅器Ａ１を介してスイッチ（Ｓ１２）を通し、コンデンサ（Ｃ１２）に

は表示装置（１５）に加えられ、また帰還信号として乗除算器（１３）に戻される動作をする。
スイッチ（Ｓ１１）及び（Ｓ１２）はインヒビット信号（１６）によりオン、オフが制御され、スイッチ（Ｓ１１）はインヒビット信号（１６）がＨの期間オフとなりコンデンサ（Ｃ１１）が切離され、平均化回路として機能しないように動作する。
従ってインヒビット信号（１６）がＨの期間に例えばトラッキング・ジャンプによる高い電圧が発生しても、スイッチ（Ｓ１１）がオフ状態なので、コンデンサ（Ｃ１１）にその電圧がチャージされることはなく、図１１のような問題は起こらない。
スイッチ（Ｓ１２）はインヒビット信号（１６）がＨの期間、不用信号を排除するためオフになり、取込んでいた信号をホールドし、図８（Ａ）のａ、ｃの期間だけオンしＲＦ信号（１１）を取込むように動作する。
よって、図８（Ｃ）に示すように取除いた部分を電気的に結合できるので、不要な信号が存在しない連続したＲＦ信号のジッタを計測している状態と等価となる高精度のジッタ測定ができる点で、図１の場合と同様である。
【０００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、不用な信号を取除く為の回路構成及びスイッチの位置により、電子回路を簡素化し、更に不要な信号の波形の高さ、到来する期間、到来頻度等の状況に影響されることなく、それらの不要な信号を完全に取除くことを実現した。
その実現により、ジッタ測定に必要なＲＦ信号の電気的レベルの変化を生じさせることなく、不要な信号が存在しない連続したＲＦ信号を測定する場合と等価なジッタ測定ができる。
その結果、ジッタの測定値が常に安定し、かつ精度の高い測定を可能にしたジッタ測定装置を提供することができる。
【０００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例
【図２】本発明の他の実施例
【図３】従来技術
【図４】時間・電圧変換器の動作原理
【図５】ＲＭＳ−ＤＣ変換器の原理図
【図６】従来技術
【図７】サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈの基本回路例
【図８】不要信号とインヒビット信号の関係
【図９】ＤＶＤ−ＲＡＭディスク面の例
【図１０】従来技術の問題点（３図関連）
【図１１】従来技術の問題点（６図関連）
【符号の説明】
Ｓ１、Ｓ２：スイッチ
Ａ，Ｂ，Ｃ：スイッチ（Ｓ１３）の端子
ａ、ｃ：ＲＦ信号
ｂ：不要信号、インデックス信号等
Ｃ１、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２２、Ｃ１０１、Ｃ１１１：コンデンサー
Ｌ：インデックス信号が、ローレベル
Ｈ：インデックス信号が、ハイレベル
Ｉ：定電流源
Ｒ１、Ｒ１１、Ｒ１１１：抵抗
Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２２、Ｓ１０１、Ｓ１０２：スイッチ
Ｔ：ＲＦ信号の幅
ΔＴ：ＲＦ信号の幅の変動分
ΔＶ：電圧の値の変動分

Ｓ／Ｈ：サンプル・ホールド回路

Claims

ＲＦ信号（１１）を入力する時間・電圧変換器（１２）と、該時間・電圧変換器（１２）の出力信号を受ける乗除算器（１３）と、該乗除算器（１３）の出力を、インヒビット信号（１６）によりオン、オフするスイッチ（Ｓ１）と、該スイッチ（Ｓ１）および抵抗（Ｒ１）とコンデンサ（Ｃ１）によりサンプル・ホールド機能と平均化回路機能（１４）を兼用させ、該サンプル・ホールド機能と平均化回路（１４）の出力を該乗除算器（１３）に帰還し演算することを特徴とするジッタ測定装置。
抵抗（Ｒ１１）と、スイッチ（Ｓ１１）を通してコンデンサ（Ｃ１１）からなる平均化回路機能と、該平均化回路の出力をスイッチ（Ｓ１２）を通しコンデンサ（Ｃ１２）にサンプル・ホールドする機能を有し、インヒビット信号（１６）によりスイッチ（Ｓ１１）及び（Ｓ１２）を制御することを特徴とする請求項１に記載のジッタ測定装置。