JP4215108B2 - ウォブル信号再生回路 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクの記録可能なディスクに記録されているウォブル信号の再生回路に関するものである。

現在、市場にはCD、DVD-ROMのような再生専用の光ディスクの他に、CD-R/DVD-R等の追記型、およびCD-RW/DVD-RW、DVD-RAM等の記録可能な光ディスクがある。これらの記録可能な光ディスクの記録時には、従来の再生専用ディスクで行われている再生信号からのクロック信号生成ができない。そのため、ディスク上に情報を記録する部分である溝（グルーブ）を一定周期でウォブリングさせ、このウォブリング（以下これをウォブルと呼ぶ）をプッシュプル方式で再生して得られるウォブル信号から、記録時のクロック信号を生成する。

図２にウォブル信号再生回路の従来例を示す。ディスク上に照射されたレーザスポットからの反射光は、2分割された光検出器1上に遠視野像2を形成する。光検出器の2出力を減算回路17で減算してプッシュプル成分を取り出す。得られたプッシュプル信号から、帯域通過フィルタ（BPF）18によりウォブル周波数を抽出する。

CD-R/RWから再生されるウォブル信号は、周波数22.05KHz±1KHzの連続信号である。CD-R/RWではFM変調によりウォブル信号にATIP（Absolute Time In Pregroove）と呼ばれるアドレス情報を重畳するため、周波数帯域に幅を持つ。図3はDVD-R/RWのディスク面を示す図である。図の301はデータの記録される溝（グルーブ）であり、CD-R/RWと同様にウォブリングしている。DVD-R/RWで再生されるウォブル信号はCD-R/RWと異なって連続した140.65KHzの単一周波数であり、アドレス情報は重畳されていない。その代わり、グルーブとグルーブの間で情報の記録されないランド部分に、302に示すランドプリピット（以降LPP）と呼ばれるピットが記録されている。LPPはウォブルの最大振幅位置の先頭から3番目までに存在し、この3ビットによりアドレス情報を記録する。ところで、プッシュプル信号から安定してウォブル信号を抽出するためには、RF信号のプッシュプル信号への漏れ込みを低減させることが必要となる。そのため、特許文献１に記載されているように、図2の減算回路の前段に自動利得調整回路（AGC回路）を持つことが考えられる。

また、近年ディスクの大容量化に伴ってディスク再生の倍速化が盛んになってきている。

倍速再生では、ウォブルのBPFの通過帯域を倍速に連動して切り替えることが必要となる。連動させる方法としては、ディスクの再生速度によってマイコンによりBPFの通過帯域の設定を切り替えることが考えられるが、速度変化の度にマイコンへのアクセスが必要となるため、処理が煩雑になる。また、ディスク再生の高速化に伴ってCAV再生を行う場合、マイコンへのアクセス回数の制限によりBPFの帯域設定ずれが生じ、ウォブル信号のS/N低下およびそれによるクロックジッタの増加の要因となる。本課題については特許文献２に示すように、ダミーフィルタと位相比較回路による通過帯域自動追従が考えられる。

特開平8-194969公報 特開平11-203681公報

上記したように、多様なディスクの倍速再生を１つの光ディスク再生装置で実現する場合、各ディスクの仕様が異なるため様々な問題が生じる。以下にウォブル信号再生回路における問題点を挙げる。

1. DVD-R/RWのランドプリピット信号のウォブル信号への漏れ込み
ここで、上記した、特許文献１に記載の、図2の減算回路の前段にAGC回路を配した場合、DVD-R/RW再生時にはLPP信号がRF信号に漏れ込み、その振幅変動に追従してAGCゲインが変動する。そのため、LPP通過時のRF信号がウォブル信号に漏れ込む恐れがある。

2. DVD-RAMのアドレス情報領域でのウォブル信号の欠落処理
図4はDVD-RAMのディスク面を示す図である。図の403はグルーブ、404はランドで、DVD-RAMでは記録密度を上げるためにグルーブ403、ランド404両方に信号を記録するランドグルーブ記録方式を採用している。そのため、DVD-RAMでのアドレス情報は図の401、402に示すようにランド、グルーブの各トラックに対してちどり状に記録されている。このアドレス情報を記録した部分をPID（Physical Identification Data）領域と呼ぶ。

DVD-RAMで再生されるウォブル信号はDVD-R/RWと同様157KHzの単一周波数であるが、PID領域ではアドレス情報がちどり状に記録されているため、プッシュプル成分を検出して減算する際に減算前の片側の信号が欠落する。そのため、前記1と同様に減算回路の前段にAGC回路を持つことを考えた場合、PID領域でAGCが飽和することが考えられる。

また、CD-R/RWで再生されるウォブル信号は帯域幅を持ち、振幅が変動する。それによる後段での2値化の際のオフセットを低減させるために、特許文献２に記載されているように図2のBPF 18の後段にAGC回路を持つことが考えられる。しかし、DVD-RAMではPID領域にグルーブが存在しないため、 PID領域再生時にウォブル信号が欠落する。そのため、上記と同様にPID領域でこのAGC回路が飽和することが考えられる。

3. BPF 通過帯域設定
上記した特許文献２に記載の技術では、ダミーフィルタおよび位相比較回路でのウォブル信号帯域検出精度の問題、および同回路の精度を向上させるために回路規模が増大する問題がある。また、BPFの帯域設定をウォブル信号から再生するクロック信号に追従させる場合、ウォブル信号周波数とクロック周波数の比がディスクの種類によって異なることが問題となる。

このようにディスクによってウォブル信号の仕様が異なるため、各ディスクに対応したウォブル信号再生回路を設けた場合、回路実装面積が増大するという問題があった。

上記課題は特許請求の範囲に記載の発明により解決される。

CD-R/RW、DVD-R/RW、DVD-RAMといった記録再生可能な光ディスクに対して、１つのウォブル信号再生回路でウォブル信号を安定して再生することができ、さらに本回路によりDVD-R/RWでのLPP検出も行うことができる。これにより、光ディスク再生装置における回路実装面積を大幅に削減することができる。

図１に本発明の第１の実施例の回路ブロック図を示す。同図において、図２におけるブロックと同一機能を持つブロックについては図２と同一符号を付してあり、説明を省略する。111、112は広帯域の加算回路、113、114は広帯域のHPFであり、117は広帯域の減算回路である。21、22、24はゲインホールド機能を備えたAGC回路であり、マイコン20からの制御信号によりゲインを固定する。このうち、減算回路117で構成されるプッシュプル演算回路前段に配置されたAGC回路21、22は、広帯域のAGC回路とする。但し、HPF 113，114および減算回路117をプッシュプル演算回路と定義した場合は、同回路はプッシュプル演算回路内部に配置されたAGC回路となるが、本実施例でのプッシュプル演算回路は減算部分を指すとし、以降AGC回路21、22の配置はプッシュプル演算回路前段とする。27はDVD-R/RWに記録されているLPP信号を検出する回路であり、上記の加算回路から減算回路までを広帯域にすることで本回路構成によるLPP検出を可能にする。23はクロック周波数に略比例して通過帯域が変化するBPFで、クロック周波数と通過帯域の比例係数をマイコン20により変化させることができる。25はスライス回路でウォブル信号を2値化する。26は2値化されたウォブル信号からクロック信号を生成するPLL回路である。1101、1102はRF信号からディスクの傷、および指紋等を検出するディフェクト検出回路である。また、101はAGC回路1〜3への制御信号であり、102はBPF23への制御信号である。

図5にAGC回路21、22、24の回路構成の一例を示す。図の501は電圧V0によりゲイン制御を行うゲイン可変アンプであり、502は振幅検出し、基準電圧VRとの差を制御電圧として出力する検波回路である。503は検波回路502からの制御電圧出力を用いて、容量506のチャージ、ディスチャージを行う。505はAGCホールドスイッチで、スイッチをオフすることによりゲイン可変アンプ501の制御電圧V0を容量506でホールドし、アンプ501のゲインを固定する。

以下に本実施例のAGC動作を説明する。

CD-R/RW再生時はウォブルは連続信号であり、ランド部分にピットが存在しないために漏れ込みは生じない。よって図5のスイッチ505は常にオンで使用し、AGC動作はホールドしない。

図6はDVD-R/RW再生時の光検出器の出力波形を示す摸式図である。ディスク上のウォブル701に記録された信号を光スポット702によって再生したとき、LPPによる信号の漏れ込みにより図1の光検出器の出力703が、704のように振幅変動する。よってLPP再生時は図5のスイッチ505をオフすることで図1のプッシュプル演算回路前段のAGC 1、2のAGC動作をホールドし、該AGC1、2のゲインが振幅変動に追従しないようにする。なお、LPPはディスクのグルーブのウォブリングに同期して存在するため、図の27のLPP検出回路で最初のLPPを検出した後はウォブル信号から再生したクロック信号をマイコンでカウントしてLPP位置を検出し、前記AGC動作をホールドする。これにより、LPP再生時のRF振幅変化によるAGCゲイン変動を防ぎ、ウォブル信号へのRF信号の漏れ込みを低減させることができる。さらに、上記に加えて図1のBPF後段のAGC 3の動作についても、AGC 1、2と同様の制御を行うことにより、LPP再生時のウォブル信号振幅変化によるAGC 3のゲイン変動を防ぎ、ウォブル信号の再生を安定させることができる。

DVD-RAMでは、図4に示すようにPID領域401、402にちどり状にデータが記録されているため、同領域を図1の回路でウォブル信号を再生した場合、AGC1,2の入力が無信号となって動作が飽和する可能性がある。また、PID領域はグルーブが存在しないため、同領域再生時はウォブル信号が欠落しAGC3の動作が飽和する可能性がある。よって、PID領域再生時はAGC1〜3において図5のスイッチ505をオフし、AGC動作をホールドすることで飽和を防ぐ。なお、PID領域はディスクのランド、グルーブのウォブリングに同期して存在するため、最初のPID領域を検出した後はウォブル信号、もしくはウォブル信号から再生したクロック信号をマイコンでカウントしてPID領域を検出し、AGC動作をホールドする。これにより、PID領域でのウォブルの欠落によるAGCの飽和を防ぐことができる。

以上の動作によって、図1および図5の回路においてCD-R/RW、DVD-R/RW、DVD-RAMの記録、および再生時にAGCを安定して動作させることができる。

図7にBPF回路23の回路構成の一例を示す。図の601、602、607はオペアンプであり、オペアンプ602はクロック信号により制御されるスイッチ603と容量604〜606でスイッチトキャパシタフィルタを構成する。同様にオペアンプ607とスイッチ608、容量609〜611でスイッチトキャパシタフィルタを構成し、オペアンプ601と2段のスイッチトキャパシタフィルタで、状態変数型フィルタを構成する。本フィルタの通過帯域はスイッチトキャパシタフィルタの遮断周波数fcにより決定される。オペアンプ602で構成されるスイッチトキャパシタフィルタのfcは、容量604の容量値をC1、容量606の容量値をC2、スイッチング周波数をfswとすると以下の式で表される。

fc=(1/2π)×(C1/C2)×fsw
フィルタのfcはスイッチング周波数に比例するため、再生速度の変化によってウォブル周波数が変化し、ウォブルから再生されるクロック周波数が変化すると、それに比例してスイッチトキャパシタフィルタのfcが変化する。これにより、BPFの通過帯域をウォブル周波数に略比例させることができ、外部からマイコンのレジスタ設定等の手段によるBPFの帯域設定を必要としなくなるため、煩雑な処理を低減できる。さらに、BPFの帯域設定とウォブル信号周波数のずれによるウォブル信号のS/N低下、およびウォブル信号から生成するクロックのジッタ増加を低減させることができる。

また、DVD-R/RWおよびRAMでのウォブル周波数とクロック周波数の比は1対186であり、CD-R/RWでのウォブル周波数とクロック周波数の比である1対196と異なる。この違いに対しては、図7の制御信号102により、スイッチ612、613を切り替えて容量値C1を変化させることにより、fcとfswの比例係数を変化させて対応する。この構成により、図1および図7のBPFでCD-R/RW、DVD-R/RW、DVD-RAMの倍速記録、倍速再生、およびCAV等の可変速記録、および可変速再生に対応することができる。

なお、ディスクの傷、および指紋等によりウォブル信号が再生されない場合、クロックが再生されなくなるためフィルタの通過帯域が不安定になる。そのため、ディフェクト検出回路で得られたディフェクト信号をBPFホールド信号617としてスイッチ615、616を制御し、ディフェクト検出時にはスイッチを抵抗側につなぐことによりフィルタの帯域を固定する。

このように、上記の第1の実施例の回路構成により、1つのウォブル信号再生回路でCD-R/RW、DVD-R/RW、DVD-RAMの倍速再生、倍速記録、およびCAV等の可変速記録、可変速再生に対応して、安定したウォブル信号を再生することができ、光ディスク再生装置における回路実装面積を大幅に削減することができる。

次に本発明の第2の実施例について説明する。図8に本実施例のブロック図を示す。同図において、図1におけるブロックと同一機能を持つブロックについては図1と同一符号を付してあり、説明を省略する。28は広帯域の減算回路であり、減算回路117で得られる広帯域のプッシュプル出力からBPF 23の出力を減算する。これにより、図1のLPP出力からウォブル周波数成分を除去でき、より安定したLPP検出が可能になる。

本実施例でのAGC回路の構成の一例を図9に示す。同図において図5のAGC回路と同一機能を持つブロックについては同一符号を付してあり、説明を省略する。801は容量切り替えスイッチであり、制御信号101によって容量506と802を切り替える。また、図の容量値C0、C1は以下の関係とする。

C1 >> C0
以下に本実施例のAGC動作を説明する。

CD-R/RW再生時は、漏れ込み、間欠等なくRF信号およびウォブル信号が安定して再生されるため、スイッチ801は容量値の小さい506を選択し切り替えは行わない。

DVD-R/RW再生時は、図6で示したようにRF信号にLPPが漏れ込むことによる振幅変動があるため、LPP再生時にスイッチ801を容量値の大きい802に切り替える。これによりAGCの応答時定数が大きくなり、応答が遅くなる。そのため、LPPの漏れ込みによるRF振幅変動およびウォブル振幅変動にAGCが追従しなくなり、実施例1と同様にウォブル振幅を安定させる効果を得ることができる。LPPの検出は、実施例1と同様にウォブル信号から再生したクロック信号をマイコンでカウントして行う。

DVD-RAM再生時はPID領域においてAGC入力が無信号となるため、PID領域再生時にスイッチ801を切り替えて、AGCの応答時定数を大きくする。PID領域の検出は、実施例1と同様にウォブル信号から再生したクロック信号をマイコンでカウントして行う。これにより入力無信号によるAGCの誤動作を防止し、PID領域通過時にもAGCを安定して動作させることができる。

以上により、本実施例においても実施例1と同様にCD-R/RW、DVD-R/RW、DVD-RAMの記録、再生時にAGCを安定して動作させることができ、実施例1と同様の効果を得ることができる。

図10は本実施例でのBPF回路の構成の一例を示す。901、902はgm可変アンプであり、電流源905からの電流値に略比例してgm（入力電圧に対する出力電流の相互コンダクタンス）が変化する。本回路はアンプ901、902と容量903、904でバイクワッド型フィルタを構成する。gmを制御する電流源905を入力クロック周波数に略比例して出力電流値が変化する構成とすることにより、実施例1のBPF回路と同様に再生速度の変化に略比例してBPFの通過帯域を変化させることができる。さらに制御信号102により、図11に示すように電流源905における入力クロック周波数と出力電流の比例係数を切り替えることにより、CD-R/RWとDVD-R/RWおよびDVD-RAMのようにウォブル周波数とクロック周波数の比の異なるディスクに対応することができ、実施例1のBPF回路と同様の効果を得ることができる。なお、ディフェクト検出回路で得られたディフェクト信号をBPFホールド信号617としてスイッチ907を制御し、ディフェクト検出時はスイッチ907を固定電流源につなぐ。これによりディスクの傷、および指紋等によりウォブル信号が欠落しクロックが再生されない場合においてBPFの通過帯域を固定することができ、フィルタを安定して動作させることができる。

上記のAGC回路およびBPF回路の構成により、実施例2においても実施例1と同様の効果を得ることができる。

図12に本発明の第３の実施例の回路ブロック図を示す。同図において、図1におけるブロックと同一機能を持つブロックについては図1と同一符号を付してあり、説明を省略する。図の101は実施例1および2においてAGC回路の動作をホールド、もしくは応答時定数を切り替えるための制御信号であり、本制御信号とディフェクト検出回路1102から出力される傷、指紋等のディフェクト検出信号618をOR回路1104に入力してAGC制御信号1105を生成する。これによりDVD-R/RWでのLPP領域およびDVD-RAMでのPID領域だけでなく、ディスクの傷等のディフェクトに対してもAGC動作を安定させることができ、ウォブル信号の信頼性を向上させることができる。

また、マイコンによりウォブル信号から再生したクロック信号の周波数をモニタし、通常再生時に周波数に大きな変動があった場合に、BPFホールド信号617を出力する。これにより、傷、指紋などによりウォブル信号が再生されず、クロック信号が再生されない場合にBPFの通過帯域を固定することができ、フィルタを安定して動作させることができる。

以上説明したように、本実施例では、プッシュプル信号検出回路を広帯域にし、DVD-R/RW再生時にプッシュプル信号出力をLPP検出回路に入力してLPPを検出する。これによりウォブル信号再生回路でLPP信号を検出でき、回路規模を低減させることができる。

また、RF信号を精度よく除去するためのAGC回路およびBPF回路後段のAGC回路の動作を、マイコンからの制御信号によりホールド、もしくは時定数を切り替えることができる機能を設ける。これにより、DVD-R/RW再生時のLPP領域でのRF信号に対するLPP信号の漏れ込みによるAGCの変動を抑えることができる。また、DVD-RAM再生時のID領域でのウォブル無信号時によるAGC出力の飽和等の誤動作を防止することができる。

さらに、ウォブル周波数を抽出するBPFの通過帯域をウォブルより再生したクロック周波数に略比例する構成とし、該クロック周波数とBPFの通過帯域の比例係数を切り替えることが可能な構成とする。これによりCD-R/RWとDVD-R/RWおよびDVD-RAMのように、ウォブル周波数とクロック周波数の比が異なるディスクに対して、同じBPFを用いてウォブル周波数を抽出することができる。

なお、本発明であげた実施例1から3で示した回路構成はあくまで1例であり、AGC、およびBPFの回路については、本発明での実施例に限定されるものではない。また、LPP検出回路の構成、AGC回路のホールドおよび時定数切り替え方法、およびBPFの通過帯域固定方法の組み合わせについても、本発明での実施例に限定されるものではない。

本発明の第１の実施例を示すウォブル信号再生回路の回路ブロック図。 従来のウォブル信号再生回路の回路ブロック図。 DVD-R/RWのランドプリピットを模式的に示す図。 DVD-RAMのPID領域を模式的に示す図。 本発明の第１の実施例のAGC回路の一例を示す回路ブロック図。 DVD-R/RW再生時にランドプリピット信号がRF信号に漏れ込むことを示す摸式図。 本発明の第１の実施例の帯域通過フィルタ回路の一例を示す回路ブロック図。 本発明の第２の実施例の帯域通過フィルタ回路の一例を示す回路ブロック図。 本発明の第２の実施例のAGC回路の一例を示す回路ブロック図。 本発明の第２の実施例の帯域通過フィルタ回路の一例を示す回路ブロック図。 図１０のフィルタの電流源905の入力クロック周波数と出力電流の関係を示す図。 本発明の第３の実施例を示すウォブル信号再生回路の回路ブロック図。

符号の説明

１、３ 光検出器
２ 遠視野像
１１１、１１２、１１０１ 加算回路
１１３、１１４ 高域通過フィルタ
２１〜２３ 自動利得調整（AGC）回路
２８、１１７ 減算回路
２０ マイクロコンピュータ
２３ 帯域通過フィルタ
２５ ２値化回路
２６ 位相同期（PLL）回路
２７ ランドプリピット検出回路
３０１、４０３、７０１ ウォブルトラック
３０２、ランドプリピット
４０１、４０２ PID部
５０２ 振幅検波回路
５０３ チャージポンプ回路
６０１〜６０３ オペアンプ
９０１、９０２ gm可変アンプ
９０５ 可変電流源
９０８ 固定電流源
１１０２ 傷検出回路
１１０４ ＯＲ回路

Claims (3)

1. ディスク上に形成されているグルーブをうねらせて記録したウォブル信号をＣＡＶ再生するウォブル信号再生回路において、
   プッシュプル信号を算出する演算回路と、
   該演算回路の出力からウォブル周波数成分を抽出する帯域通過フィルタとを有し、
   該帯域通過フィルタは、通過周波数帯域がディスクの回転速度に同期して得られるクロックの周波数に略比例して連続的に変化しており、
   ディスクから得られるウォブル周波数が異なるディスクに対して前記通過周波数帯域と前記クロックの周波数との比例係数を変化させることができるように構成されていることを特徴とするウォブル信号再生回路。
2. 請求項１記載のウォブル信号再生回路において、
   ディスク上の傷、または指紋を検出する傷検出回路を具備し、
   傷検出時に前記帯域通過フィルタの通過周波数帯域を固定する機能を具備することを特徴とするウォブル信号再生回路。
3. 請求項１記載のウォブル信号再生回路において、
   ディスクの回転速度に同期して得られるクロックの周波数を計測し、通常再生時に該周波数が大きく変動した際に前記帯域通過フィルタの通過周波数帯域を固定する機能を具備することを特徴とするウォブル信号再生回路。

Images