JPH01220268A - 波形等化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ディスクや高密度磁気記憶媒体などの再生
信号の波形等化に適用される波形等化器に関する。

光ディスクや磁気ディスクなどの再生信号は、波形等化
が必要である。これについて、光ディスクを例にして以
下説明する。

光ディスクでは、データの′１”、“Ｏｎにそのまま対
応する所謂ＮＲＺ変調をデータ記録に使用することは稀
で、一般的に再生時にセルフクロック抽出が可能なＭＦ
Ｍ変調、１−７ＲＬＬ変調などを使用している。これら
の変調方式の信号帯域は広く、例えば１−７ＲＬＬ変調
方式では最高周波数は最低周波数の４倍となる。

最高周波数（すなわち最高記録密度）は、主としてビー
ムスポット径に依存し、ｆｃ／２付近に設定されること
が多い。ｆｃは光学的遮断周波数であシ、これはビット
の記録再生が不可能になる限界周波数で次式により表さ
れる。

ｆｃ＝２ＮＡ・■／λＯ・・・・・・（１）ここでＮＡ
はレンズ開口数、λ０はレーザ波長、■は線速度である
。

光学的周波数と再生出力レベルは本来直線的関係になる
はずであるが、実際にはデフォーカスを生じるなど制御
が不十分な点があるため、非直線的特性となる。第４図
はこれを示す特性図であり１は理想的条件における特性
であり、２は実際の特性である。

さて１−７ＲＬＬ変調の場合を考えると、最低周波数は
最高周波数の１／４であるから、最高周波数をｆＣ／２
とすれば、最低周波数はｆｃ／１３となる。しだがって
、理想状態における再生出力レベルは、最低周波数にお
いて０．８７５　（＝　１−１　／８）、最高周波数に
おいて０．５（＝　１−１　／２）となる。

しかし、実際には第４図の特性２に示すようにｆｃに近
づくにつれて再生出力レベルが理想状態よりも大きく低
下する。第４図の例では、最低周波数で０５程度、最高
周波数で０．３程度になる。

これは、雑音が使用帯域内で一定とすると、最高周波数
では信号対雑音比が８．５　ｄ　Ｂ　（＝２０１０ｇ８
／３）程度、最低周波数に対して悪化することを意味す
る。また、前後の信号の干渉（符号量干渉）による影響
も最高周波数で最も太きい。

第５図に、波形等化を行わない再生信号波形、その２値
化信号波形を記録データとともに示す。

図示のように、長い０″′のデータが前後にあるＩｔ　
Ｉ　ＩＩのデータの再生波形は十分に立ち上がらず、本
来のピット幅が得られない。

このような再生特性に関係した問題を解決するだめに、
第４図の特性２の逆特性のノ・イパスフィルタとして働
く等化フィルタにより再生信号の波形等化を行っている
。

第６図は波形等化の基本特性を示すもので、３は等化フ
ィルタの周波数特性、４は第４図中の特性２に対応する
再生振幅の周波数特性である。

このような波形等化を行った再生信号波形とその２値化
信号を第７図に示す。図示のように、再生波形の振幅が
周波数によらず一定になり、その２値化信号のパルス幅
が安定する。

第８図に基本的な等化フィルタを示す。５は等化器の再
生信号の入力端子、６は等化器の再生信号の出力端子、
７は遅延素子（デイレーライン）、８は増幅器、９は帰
還抵抗器、１０は可変抵抗器である。光デイスク装置や
媒体のばらつきにより再生信号の周波数特性が異なるた
め、等化フィルタの伝達特性（周波数特性）は可変抵抗
器１０を操作することにより調整される。

さて、光ディスクは膜特性や物理特性のばらつきがあり
、それによって再生周波数特性が変動する。例えば光デ
ィスクの反シ、撓みは低域周波数では影響が小さいが、
ビームスポットの絞シがより必要な高域周波数では影響
が大きい。また、装置のばらつき、経年変化によっても
再生周波数特性が変動する。この経時変化の要因として
はレーザビームの強度分布の変化などがあるが、これも
同様にビームスポットの絞りに悪影響がある。

しかし、上述のような等化フィルタによれば、そのよう
な光ディスクの特性の違いや装置の経時変化による周波
数特性の変化を自動的に補正することができない。

したがって、媒体のばらつき、装置の経時変化などの影
響を自動的に補正することができる適応型波形等化器の
開発が要請される。

この種の波形等化器の一例は特開昭６２−１２９６０号
公報に述べられている。これはデジタルＶＴＲなどのデ
ジタル磁気記録再生装置に適用される適応的波形等化回
路であって、媒体に同期パターンとして記録されている
１１００パターンと０１０１パターンの再生信号を固定
等化器を通してからサンプリングし、サンプリングデー
タより各パターンの平均波形のデータを求め、そのデー
タとＲＯＭに格納されているデータとの比較演算により
振幅歪みおよび位相歪みを算出する。そして高速マイコ
ンを使用したシミーレーションにより、あるいはテーブ
ルを参照することにより、波形歪みを減少させるように
可変等化器のパラメータを選択する（制御■）。次に固
定等化器および可変等化器に直列的に通した同様の２種
類のパターンの再生信号をサンプリングし、各パターン
の平均波形のデータを求めて残留歪みを検出し、可変等
化器のパラメータを修正する（制御■）。このような２
種類の制御の、■を交互に繰り返すことにより、自動的
にパラメータを最適化して最適な波形等化を行う。

発明が解決しようとする課題 しかし、かかる構成によれば、光ディスクなどの高密度
媒体の再生信号の波形等化に適用する場合、同期パター
ンの再生信号のサンプリング、平均波形の検出、歪み検
出、パラメータの選択などのために極めて高速のデジタ
ル回路やメモリが必要で、回路全体が著しく高価になる
という問題があった。また、高度面で実現困難になるこ
とがあるという問題もあった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、媒体
のばらつきや装置の経時変化などに自動的に適応できる
安価な適応型波形等化器を提供することを目的とする。

課題を解決するだめの手段 本発明は上述の課題を解決するため、伝達特性が可変の
等化フィルタを通した光ディスクなどの媒体の再生信号
よシ、その高域周波数成分および低域周波数成分をそれ
ぞれ第１および第２のバンドパスフィルタで抽出し、こ
の第１および第２のバンドパスフィルタの各出力信号の
平均振幅値をそれぞれ第１および第２の振幅検出回路に
より検出して制御回路に入力し、この制御回路により該
各平均振幅値の比または差に応じて前記等化フィルタの
伝達特性決定用の可変素子を制御するという構成を備え
たものである。

作用 本発明は上述の構成によって、波形等化後の再生信号が
高域から低域までほぼ一定振幅となるように等化フィル
タの伝達特性を自動的に調整することにより、媒体のば
らつき、装置の経時変化などの影響を補正し、実用上十
分な波形等化が可能である。

なお、構成要素としてのバンドパスフィルタは比較的安
価なもので間に合い、振幅検出回路は適切な時定数を持
つ検波回路とすることができ、制御回路も簡単なアナロ
グ回路とすることができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例による波形等化器の概略構成
を示すものであって、２０は第８図に示したものと同様
の等化フィルタであって、同一符号は同一部を示す。た
だし、可変抵抗器１０（第８図）に代えて電圧制御型可
変抵抗素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２
１が用いられている。

２２は光ディスクの再生信号Ａの入力端子、２３はイン
ピーダンス整合用のインピーダンス素子、２４は等化信
号Ｂの出力端子である。

２５は再生信号の高域周波数（本実施例では信号帯域の
最高周波数）を中心周波数に設定したバンドパスフィル
タであシ、２６は再生信号の低域周波数（本実施例では
信号帯域の最低周波数）を中心周波数に設定したバンド
パスフィルタである。これらのバンドパスフィルタ２５
．２６により、等化信号Ｂの最高周波数成分および最低
周波数成分がそれぞれ抽出される。

２７および２８はそれぞれバンドパスフィルタ２５゜２
６の出力信号の平均振幅値に比例した直流電圧Ｃ２Ｄを
出力する振幅検出回路であり、具体的には最高および最
低周波数成分の平均振幅値を安定に検出できるような特
定数を持つ検波回路とされる。

直流電圧（平均振幅値）Ｃ，Ｄは制御回路２９に入力さ
れる。

この制御回路２９は、直流電圧Ｃ，Ｄを入力としてＦＥ
Ｔ２１のソース−ドレイン間抵抗Ｒｓを制御することに
より、等化フィルタ２０の伝達特性を最適化するもので
あり、直流電圧Ｃ，Ｄの差分電圧Ｅを検出する差分回路
３０と、この差分電圧Ｅをゼロにするように、差分電圧
Ｅに比例してＦＥＴ２１のゲート電圧を制御するゲート
制御回路３１から構成されている。すなわち、直流電圧
Ｃ，Ｄの差分電圧Ｅにより等化信号Ｂの周波数特性を近
似し、差分電圧Ｅをゼロにするようなフィードバックを
等化フィルタ２０にかけることにより、等化信号の振幅
を帯域内で一定にさせる帰還系を構成するものである。

第２図は動作説明用の波形図である。この図の前半部分
は、再生初期すなわち等化フィルタ２０のフィードバッ
ク制御が完了する前の波形を示し、ここでは最高周波数
成分と最低周波数成分と振幅差があり、目的の波形等化
がなされない。しかし、この振幅差が等化フィルタ２０
にフィードバックされることにより、信号帯域内の振幅
が一定となるように等化フィルタ２０の伝達特性（周波
数特性）が制御される結果、正常な波形等化がなされる
ようになる。この図の後半部分は、このようなフィード
バック制御が完了した状態の各信号の波形を示す。

次に、等化フィルタ２０のタップ係数と周波数特性補正
量との関係について説明する。本実施例の等化フィルタ
２０はタップ数３の例であシ、そのタップ係数を第３図
に示す。センタータップを１とし、サイドタップを＋ａ
、−ａとする。センタータップと各サイドタップ間の時
間差はそれぞれ遅延素子７の遅延量に一致する。

第３図に示したタップは伝達関数として次式で表するこ
とができる。

Ｆ＊ＣＺ）　＝　−ａ−１−Ｚ　　’−ａＺ　”　　　
　・・・−・・（２）ここで、Ｎは遅延素子７の遅延量
である。

次に周波数領域での特性を解析するため、逆２変換を行
う。ただし、Ｔ＝１／ｆｓ、ｆｓはサンプリング周波数
である。

Ｚ平面とＳ平面との関係式は次の通りである。

７、＝＝　ｅ　ｊｗＴ：Ｃ０５ＷＴ　＋　３　ｓｉｎ”
Ｔ　　　　　−・”　（３）堝←−ａ 十〇ＯＳ　（ＮＷＴ）＋ｊｓｉｎ　（ＮｗＴ）ａ　ｔｅ
ａｓ　（２ＮＷＴ）　＋ｊｓｉｎ　（２ＮＷＴ）　ｌ　
・−・・（４）十ｉｓｍ（ＮｗＴ）　−ａｓ石（２Ｎｗ
Ｔ）　ｌ”＝　２　ａｃｏｓ　（Ｎ　ＷＴ）　−１−−
（５）周波数特性補正量すなわち高域周波数（本実施例
では最高周波数）ωＨ１低域周波数（本実施例では最低
周波数）ωＬの各成分の比は次式で表される。

Ｉｆ（ωＭ）／ｆ（ωＬ）Ｉ なお、ａは次式で表される。

次に、周波数特性補正量とＦＥＴ２１のソース−ドレイ
ン間抵抗Ｒｓｏとの関係を求める。

第１図における増幅器８の非反転入力端子は遅延素子７
の開放端に接続されているだめ、非反転入力端子では全
反射が起きる。したがって、入力する再生信号Ａをｖｉ
（ｔ）とすると、非反転入力端子への入力信号ｖｉ（ｔ
−Ｎ）となシ、非反転入力信号に対する増幅度は（Ｒｓ
ｏ　＋Ｒ）　／Ｒ６Ｄである。遅延素子７とインピーダ
ンス素子２３とのインピーダンスの整合をとると、増幅
器８の反転側入力端子の入力信号はｖｉ　　（ｔ）−ｖ
ｉ　　（ｔ　−２Ｎ）、その入力信号に対する増幅度は
Ｒ／（２Ｒｓｏ）である。したがって等化信号Ｂをｖｏ
（ｔ）とすると、次式で表される。

この式の第１項と第３項が第３図に示したサイドタップ
、第２項がセンタータップである。

したがって、 よって この式に上述の周波数特性補正量とａとの関係を代入す
ると次式が得られる。

この式中のＲ，ｃｏｓ（ＮωＬＴ）、囲（ＮωＨＴ）は
一義的に決まる。装置のばらつき、経年変化、媒体のば
らつきに応じてｆ（ωＭ）／ｆ（ωＬ）すなわち高域周
波数成分と低域周波数成分の振幅比が変化する。

したがって、基本的には式α℃に従い、高域周波数成分
と低域周波数成分の振幅比に応じてＦＥＴ２１のソース
−ドレイン間抵抗Ｒｓｏを制御することにより、最適な
帰還系を実現できる。

しかし、実際的な狭い制御範囲では、式Ｑυは、高域周
波数成分と低域周波数成分の差分を変数とした一次式で
近似することができるため、第１図に示すように、制御
回路２９は差分回路２９によって求めた差分電圧Ｅに比
例してゲート制御回路３１によりＦＥＴ２１のゲート電
圧を制御するようにしている。

このような制御回路２９は、比較的簡単、安価なアナロ
グ回路として実現できるものである。

なお、等化フィルタ２０をタップ数の多いものに代えた
り、ＦＥＴ２１を他の可変抵抗素子に代えたり、制御回
路２９の構成を変更してもよい。

また本発明は、磁気ディスクなどの高密度磁気記憶媒体
の再生信号の波形等化器にも同様に適用できるものであ
る。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、バンドパス
フィルタや簡単なアナログ回路を用いた安価な構成で、
媒体のばらつきや装置の経時変化などに自動的に適応す
る実用的な波形等化器を実現できるという効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による波形等化器の構成図、
第２図は同波形等化器の各部信号波形図、第３図は同波
形等化器内の等化フィルタのタップ構成図、第４図は光
ディスクの再生周波数特性図、第５図は波形等化を施さ
ない再生信号とその２値化信号の波形図、第６図は波形
等化の基本的な周波数特性図、第７図は波形等化を施し
た再生信号およびその２値化信号の波形図、第８図は基
本的な等化フィルタの構成図である。 ７・・・遅延素子（デイレーライン）、８・・・増幅器
、９・・・抵抗器、２０・・・等化フィルタ、２１・・
・電界効果トランジスタ（可変素子）　、２５．２６・
・・バンドパスフィルタ、２７．２８・・・振幅検出回
路、２９・・・制御回路、３０・・差分回路、３１・・
・ゲート制御回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男ほか１名第２図 □ｔ 第４図 光学的周波数 第５図 第６図 光学的周波枚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ディスクなどの記憶媒体の再生信号が入力する伝達特
   性が可変の等化フィルタと、前記等化フィルタの出力信
   号の高域周波数成分および低域周波数成分をそれぞれ抽
   出する第１および第２のバンドパスフィルタと、前記第
   １および第２のバンドパスフィルタの各出力信号の平均
   振幅値をそれぞれ検出する第１および第２の振幅検出回
   路と、前記第１および第２の振幅検出回路により検出さ
   れた各平均振幅値の比または差に応じて前記等化フィル
   タの伝達特性決定用可変素子を制御する制御回路とを有
   することを特徴とする波形等化器。