JPH1064193A - ２値化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振幅が変化した信号を２値化スライスレベル
のオフセット調整なしに２値化する２値化回路を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 負エンベロープ検出回路２で検出した負
エンベロープ信号を差動アンプ４にて再生元信号から引
き算することにより再生元信号から低周波変動成分を取
り除くとともに２値化しようとする再生元信号の基準を
負側に揃える。ここで、正ピーク検出回路５が再生元信
号から４Ｔ信号を取り込んでそのピークを検出し、正ピ
ークホールド回路６にてそのピークレベルを保持しつつ
その半分レベルを２値化スライスレベルとして２値化コ
ンパレータ７に与える。２値化コンパレータ７は差動ア
ンプ４からの再生元信号を２値化スライスレベルと電圧
比較して２値化信号を出力する。これにより、２値化ス
ライスレベル信号は常に４Ｔ信号のピークの半分に調整
され、正しいマーク長の信号を再生することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２値化回路に関し、
特に光ディスクの品質評価を行う装置において、光ディ
スクに記録した信号を広範囲な信号振幅変動に対しても
正確に２値化することができる２値化回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスクなどの光ディスク媒体に
は、その規格として、ディスクの機械的特性、保護層・
記録層の光学的特性、記録・再生特性、測定条件などが
定められている。測定項目の一つに光ディスクに記録さ
れた特定信号を再生したときの時間的な揺らぎ、すなわ
ち、ジッタの測定がある。

【０００３】ジッタの測定には、トラックに沿って所定
の間隔を置いて所定の長さで記録されたマークを読み取
り、その再生信号を２値化することによって得られた信
号が使用される。

【０００４】図５は従来の振幅検出型２値化回路の構成
例を示す図である。この振幅検出型２値化回路は、バッ
ファアンプ５１と、コンデンサ５２および抵抗５３から
なるハイパスフィルタと、２値化コンパレータ５４と、
抵抗５５およびコンデンサ５６からなるローパスフィル
タと、差動アンプ５７と、基準電圧源５８とから構成さ
れる。

【０００５】レーザービームで走査されるトラックを複
数のセクタに分割して管理される構成の光磁気ディスク
において、ディスクからの光ピックアップ信号（ＲＦ差
信号）はバッファアンプ５１に入力され、直流成分がカ
ットされて２値化コンパレータ５４に入力される。一
方、２値化コンパレータ５４の２値化信号はローパスフ
ィルタにて積分され、差動アンプ５７にて、基準電圧源
５８の基準電圧との差が求められ、スライスレベルとし
て２値化コンパレータ５４に入力される。このため、ス
ライスレベルは２値化信号の平均レベルによって変化さ
れる。したがって、ディスクに記録された特定信号成分
（４Ｔ）の時間的な揺らぎ（ジッタ）を正確に出力（測
定）するためには、記録される信号が４Ｔの連続信号
（単一信号）であるか、単一信号でなくても所定期間に
おける組み合わせ信号のマーク／スペースの合計比が同
じであって平均化すれば直流成分が０となるような符号
列であることが必要である。

【０００６】一方、直径１３０ｍｍ２．６ギガバイト
（ＧＢ）光磁気ディスク（または８０ｍｍ径６４０メガ
バイト光磁気ディスク）のように記録密度の高い媒体で
は、ＩＳＯ規格によって４Ｔ信号の測定に使用される信
号として２Ｔ（マーク）／６Ｔ（スペース）／４Ｔ（マ
ーク）／６Ｔ（スペース）の繰り返しからなるテストパ
ターンが規定されている。このパターンによれば、マー
ク／スペースの長さの比が１ではないので、直流成分が
０とはならない。したがって、２値化信号の平均値をフ
ィードバックする構成の上述の振幅検出型２値化回路で
は、スライスレベルが負側にずれるため、４Ｔ信号のマ
ーク長が本来のマーク長よりも長く検出されてしまう。
しかも、高密度媒体ではディスクに記録されるマークの
長さそのものがデータとして扱われるので、マークのエ
ッジを正しく検出することが必要となる。また、再生信
号中、ディスク１周内に含まれる複屈折や反射率変動な
どによる低周波変動成分も実際には無視できない。この
ため、ＩＳＯの１３０ｍｍ径２．６ＧＢ光磁気ディスク
規格においては、振幅中心追従型の２値化回路を推奨し
ている。

【０００７】図６は従来の振幅中心追従型２値化回路の
構成例を示す図である。この振幅中心追従型２値化回路
は、バッファアンプ６１と、正エンベロープ検出回路６
２および負エンベロープ検出回路６３と、ポテンショメ
ータ６４と、抵抗６５、コンデンサ６６およびバッファ
アンプ６７からなるローパスフィルタと、２値化コンパ
レータ６８とから構成される。

【０００８】入力されたディスクからの光ピックアップ
信号はバッファアンプ６１を介して、まず、正エンベロ
ープ検出回路６２および負エンベロープ検出回路６３に
入力され、ここで、正負のエンベロープが検出される。
ポテンショメータ６４は検出された正負のエンベロープ
信号を合成することにより振幅中心のレベル信号を出力
し、この信号はローパスフィルタを介して２値化コンパ
レータ６８にスライス用の基準信号として入力される。
ここで、ローパスフィルタを介して得られる信号は、光
ピックアップ信号中に含まれるディスクの複屈折、トラ
ックピッチむら、ディスク反射変動、ビームフォーカス
ずれ、ビームトラック中心ずれなどで生じる低周波変動
成分に対応したレベルを有する。これにより、低周波変
動成分を含む光ピックアップ信号はその振幅の中心を自
動追尾したスライスレベルによって２値化され、低周波
変動成分のキャンセルされた２値化信号が出力されるこ
とになる。したがって、ポテンショメータ６４により２
値化スライスレベルをあらかじめ調整しておくことによ
り、光ピックアップ信号は４Ｔ信号振幅の中心レベルで
２値化され、その２値化信号をもとに４Ｔ信号のマーク
長およびジッタの測定が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、振幅中心追従
型の２値化回路では、レーザーの記録パワーが一定の場
合に有効である。パワーを変更すれば、正負の信号振幅
検出時点でピークトレース誤差に差が生じ、正負の振幅
のバランスが崩れるので、２値化のスライスレベルにオ
フセットが生じ、４Ｔ信号振幅の中心レベルにずれが出
て、２値化された信号のパルス幅が変化してしまう。し
たがって、パワーを変更する度に２値化スライスレベル
を調整し直す必要がある。このため、パワーをスイープ
させて広範囲にわたり４Ｔ信号のジッタを測定しようと
する場合には、信号振幅が大きく変わるために、その信
号振幅に合わせてオフセット調整を頻繁に行う必要があ
り、測定を自動化することができないという問題点があ
った。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、パワースイープ時のように信号振幅が大幅に
変化するような場合にも、信号振幅に合わせた２値化ス
ライスレベルのオフセット調整を不要とし、この結果、
無調整でかつ４Ｔ信号の自動測定化が可能な２値化回路
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力信
号をスライスレベル信号により２値化する２値化回路に
おいて、入力信号の負側を半波整流する負エンベロープ
検出手段と、前記入力信号と前記負エンベロープ検出手
段の出力信号との差を演算する差動演算手段と、前記差
動演算手段の出力信号を所定期間サンプリングしてその
最大レベル信号を検出する正ピーク検出手段と、前記正
ピーク検出手段で検出された前記最大レベル信号を保持
してその半分のレベルの信号を出力する正ピークホール
ド手段と、前記正ピークホールド手段の出力信号をスラ
イスレベル信号として受けて前記差動演算手段の出力信
号を２値化する２値化コンパレータ手段とを備えている
ことを特徴とする２値化回路が提供される。

【００１２】上記構成によれば、負エンベロープ検出手
段および差動演算手段にて、入力信号から低周波変動成
分を取り除くとともに２値化しようとする入力信号の基
準を負側に揃える。ここで、正ピーク検出手段が所定期
間、差動演算手段の出力信号を取り込んでその最大レベ
ル信号を検出し、正ピークホールド手段にてその最大レ
ベル信号を保持するとともに、２値化のためのスライス
レベル信号として最大レベルの半分のレベルの信号を出
力する。そして、２値化コンパレータ手段では、差動演
算手段の出力信号とスライスレベル信号とを電圧比較し
て２値化信号を出力する。これにより、スライスレベル
信号は所定期間に取り込んだ信号の最大値の半分のレベ
ルとなるので、２値化しようとする信号の振幅の最大値
が変化しても、スライスレベル信号は常にその最大振幅
の中心レベルに移動し、正しいマーク長の信号を再生す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、Ｍ
Ｏ（光磁気ディスク）ジッタ測定装置に適用した場合を
例にして説明する。

【００１４】図１はＭＯジッタ測定装置の２値化回路を
示す図である。本発明による２値化回路によれば、入力
部にＭＯ媒体から読み出したＲＦ差信号を再生元信号と
して入力するバッファアンプ１が設けられ、このバッフ
ァアンプ１の出力は負エンベロープ検出回路２に接続さ
れている。この負エンベロープ検出回路２の出力はバッ
ファアンプ３に接続される。バッファアンプ１の出力は
差動アンプ４の非反転入力に接続されており、バッファ
アンプ３の出力は差動アンプ４の反転入力に接続され
る。差動アンプ４の出力は正ピーク検出回路５に接続さ
れ、この正ピーク検出回路５の出力は正ピークホールド
回路６に接続されている。差動アンプ４の出力はまた２
値化コンパレータ７の非反転入力に接続され、その２値
化コンパレータ７の反転入力には正ピークホールド回路
６の出力が接続されている。さらに、パルス発生器８を
備え、その出力は正ピーク検出回路５および正ピークホ
ールド回路６の制御入力に接続されている。

【００１５】バッファアンプ１は、入力された再生元信
号を低周波変動成分を含んだ状態でそのまま負エンベロ
ープ検出回路２に供給するとともに、差動アンプ４の非
反転入力にも供給する。負エンベロープ検出回路２は再
生元信号の負側を半波整流することにより負側のエンベ
ロープ成分を検出して負側に現れる低周波変動成分を出
力する。バッファアンプ３はその負側に現れた低周波変
動成分を差動アンプ４の反転入力に供給する。差動アン
プ４は、バッファアンプ１より供給された再生元信号を
バッファアンプ３より供給された信号で引き算して、再
生元信号から低周波変動成分を取り除いた信号を出力す
る。

【００１６】パルス発生器８はＭＯジッタ測定装置の基
準クロック信号を入力とし、その基準クロック信号から
４Ｔゲートパルスおよびピークホールドパルスを発生す
る。パルス発生器８は、図示はしないが、これらの４Ｔ
ゲートパルスおよびピークホールドパルスに対してそれ
ぞれ遅延を与える回路を有し、基準クロック信号から得
られる４Ｔゲートパルスおよびピークホールドパルス
を、再生元信号から得られる４Ｔ信号に同期させるよう
にしている。一度、同期が取れれば、ＭＯ媒体を交換す
るまで遅延時間の変更は必要ない。このようにして発生
された４Ｔゲートパルスは正ピーク検出回路５にゲート
信号として供給され、ピークホールドパルスは正ピーク
ホールド回路６に供給される。

【００１７】正ピーク検出回路５は、パルス発生器８か
らの４Ｔゲートパルスが与えられた期間のみ、差動アン
プ４が出力する信号を通過させ、かつ、その期間に入力
された信号のピーク値を検出する。正ピークホールド回
路６は、ピークホールドパルスを受けたとき、正ピーク
検出回路５にて検出されたピーク値の電圧をサンプリン
グして保持するとともに、その保持されたピーク値の１
／２の電圧信号を出力する。正ピークホールド回路６か
ら出力された電圧信号は、２値化コンパレータ７の反転
入力に２値化スライス電圧として入力される。２値化コ
ンパレータ７は、低周波変動成分が除かれた再生元信号
と正ピークホールド回路６からの２値化スライス電圧と
を電圧比較して、２値化信号を出力する。

【００１８】ここで、負エンベロープ検出回路２の具体
的な回路構成例について、以下に示す。図２は負エンベ
ロープ検出回路の一例を示す図である。負エンベロープ
検出回路２の入力端子２１には、ダイオード２２のカソ
ードが接続されている。ダイオード２２のアノードは差
動アンプ２３の非反転入力に接続されるとともに、抵抗
２４およびコンデンサ２５に接続されている。抵抗２４
の他端は電源ラインに接続され、コンデンサ２５の他端
は接地されている。差動アンプ２３の反転入力は抵抗２
６を介して電源ラインに接続されるとともに、別の抵抗
２７に接続されている。この抵抗２７の他端はダイオー
ド２８のアノードに接続されており、ダイオード２８の
カソードは差動アンプ２３の出力に接続されている。差
動アンプ２３の出力は抵抗２９に接続され、その抵抗２
９の他端は負エンベロープ検出回路２の出力を構成して
いる。

【００１９】この負エンベロープ検出回路２によれば、
その入力端子２１に低周波変動成分を含んだ再生元信号
が入力されると、再生元信号はダイオード２２によって
正側の信号成分が阻止され、負側の信号成分のみが通過
される。この負側の信号成分はコンデンサ２５によって
積分され、差動アンプ２３の非反転入力に入力される。
差動アンプ２３はその入力された信号を増幅して出力す
るが、その出力信号のレベルに近いレベルの負の信号が
ダイオード２８および抵抗２７を介して差動アンプ２３
の反転入力に入力されているので、差動アンプ２３は負
電圧用の電圧フォロワとして動作する。したがって、差
動アンプ２３の出力には、再生元信号の負側のエンベロ
ープに追従した信号、すなわち、低周波変動成分からな
る信号を出力することになる。

【００２０】なお、正ピーク検出回路５はたとえばゲー
ト回路と正方向のみの電圧レベルに追従してその電圧レ
ベルを保持する回路とで構成することができる。ゲート
回路がパルス発生器８からの４Ｔゲートパルスを受ける
と、そのパルスのたとえば「Ｈ」レベルの期間だけ、差
動アンプ４の出力信号を受けるようにして、その最大電
圧レベルを保持するようにし、４Ｔゲートパルスが
「Ｌ」レベルの期間は、保持された最大電圧レベルの信
号をリセットするようにしている。

【００２１】また、正ピークホールド回路６は一般的な
サンプル・ホールド回路と分圧器とで構成することがで
きる。サンプル・ホールド回路がパルス発生器８からピ
ークホールドパルスを受けると、正ピーク検出回路５で
検出された最大電圧レベルの信号をサンプリングしてそ
れを電荷ホールドコンデンサに保持し、次のピークホー
ルドパルスによるサンプリングのときまでそのサンプリ
ングした値を保持する。この保持された値は次のピーク
ホールドパルスによるサンプリングのときに更新され
る。最後に、その保持された値の信号は分圧器により電
圧レベルが１／２にされて出力される。

【００２２】次に、２値化回路の要部における信号波形
を基にして、２値化回路の動作をさらに詳細に説明す
る。図３および図４は２値化回路の要部に現れる信号波
形の例を示す図である。図３の（Ａ）は２値化回路のバ
ッファアンプ１に入力された、たとえばディスク１周分
の再生元信号を示しており、図３の（Ｂ）は負エンベロ
ープ検出回路２より出力された再生元信号の負エンベロ
ープ信号を示している。図３の（Ｃ）は差動アンプ４が
再生元信号を負エンベロープ信号で引き算した結果の信
号を示し、図３の（Ｄ）はその信号の一部を拡大して示
している。差動アンプ４の出力信号によれば、再生元信
号から低周波変動成分が取り除かれ、さらに、スペース
のレベルが揃った信号になっている。

【００２３】図４の（Ｅ）は低周波変動成分が取り除か
れた再生元信号をさらに時間軸で拡大して示しており、
図４の（Ｆ）はパルス発生器８によって出力された４Ｔ
ゲートパルスを示し、図４の（Ｇ）は正ピーク検出回路
５および正ピークホールド回路９における信号波形を示
し、図４の（Ｈ）はパルス発生器８によって出力された
ピークホールドパルスを示し、図４の（Ｉ）は２値化コ
ンパレータ７から出力される２値化信号を示し、図４の
（Ｊ）はパルス発生器８に入力される基準クロック信号
を示している。４Ｔゲートパルスは、基準クロック信号
を分周し、さらにその「Ｈ」レベルの期間の中心が再生
元信号の４Ｔ信号のピーク値に一致するように位相が調
整された１８Ｔの繰り返し周期を有するパルスである。
また、ピークホールドパルスは、４Ｔゲートパルスの
「Ｈ」レベルの期間の間の基準クロック信号の立ち上が
りエッジにて立ち上がり、４Ｔゲートパルスの立ち下が
りエッジにて立ち下がるようなタイミングを有してい
る。

【００２４】正ピーク検出回路５は、４Ｔゲートパルス
が「Ｈ」レベルのときに差動アンプ４から出力された再
生元信号を入力して４Ｔ信号を取り込み、図４の（Ｇ）
に太線で示したように、４Ｔ信号の波高値を順次追尾し
てそのピークレベルを検出し、４Ｔゲートパルスが
「Ｌ」レベルのときは差動アンプ４からの再生元信号の
取り込みを止め、検出したピークレベルを保持する。正
ピークホールド回路６は、ピークホールドパルスが
「Ｈ」レベルの期間、正ピーク検出回路５が保持してい
た４Ｔ信号のピーク値を検出し、ピークホールドパルス
が「Ｌ」レベルの期間は、検出した４Ｔ信号のピーク値
を保持する。そして、正ピークホールド回路６は保持さ
れたピーク値の電圧の１／２（４Ｔ信号振幅の半分）を
２値化スライスレベルとして出力する。２値化コンパレ
ータ７は、図４の（Ｅ）に示した再生元信号と正ピーク
ホールド回路６からの２値化スライスレベルの信号とを
入力し、電圧比較することにより、図４の（Ｉ）に示し
たような２値化信号を出力する。

【００２５】これにより、たとえばレーザーパワーを変
更した場合のように、正負の振幅に差が生じても、２値
化のスライスレベルが常に４Ｔ信号のピーク値の半分に
設定されるために、スライスレベルにオフセットが生じ
ることはなく、４Ｔ信号が正しく２値化されて再生され
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、２値化
の前段階として負エンベロープ検出回手段および入力信
号と負エンベロープ検出手段の出力信号との差を演算す
る差動演算手段とを備えるように構成にした。これによ
り、２値化の基準は常にディスクイレーズレベル（無記
録）となり、ディスク複屈折やトラックピッチむら、再
生パワー変動などにより、再生元信号に低周波成分変動
が生じても、２値化の過程でその影響を受けないように
なる。

【００２７】また、２値化のスライスレベルは正ピーク
検出手段および正ピークホールド手段により記録マーク
のピーク値を常に検出しながら刻々変化させ、自動追尾
するので、記録パワーをスイープさせ、マーク長（スペ
ース長）の変化を観察する場合には有効となる。さら
に、本発明による２値化回路はＭＯジッタ測定装置のみ
ならず、汎用のディスクドライブ装置にも容易に適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＯジッタ測定装置の２値化回路を示す図であ
る。

【図２】負エンベロープ検出回路の一例を示す図であ
る。

【図３】２値化回路の要部に現れる信号波形の例を示す
図（その１）である。

【図４】２値化回路の要部に現れる信号波形の例を示す
図（その２）である。

【図５】従来の振幅検出型２値化回路の構成例を示す図
である。

【図６】従来の振幅中心追従型２値化回路の構成例を示
す図である。

【符号の説明】

１……バッファアンプ、２……負エンベロープ検出回
路、３……バッファアンプ、４……差動アンプ、５……
正ピーク検出回路、６……正ピークホールド回路、７…
…２値化コンパレータ、８……パルス発生器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号をスライスレベル信号により２
   値化する２値化回路において、 入力信号の負側を半波整流する負エンベロープ検出手段
   と、 前記入力信号と前記負エンベロープ検出手段の出力信号
   との差を演算する差動演算手段と、 前記差動演算手段の出力信号を所定期間サンプリングし
   てその最大レベル信号を検出する正ピーク検出手段と、 前記正ピーク検出手段で検出された前記最大レベル信号
   を保持してその半分のレベルの信号を出力する正ピーク
   ホールド手段と、 前記正ピークホールド手段の出力信号をスライスレベル
   信号として受けて前記差動演算手段の出力信号を２値化
   する２値化コンパレータ手段と、 を備えていることを特徴とする２値化回路。
2. 【請求項２】 前記入力信号は、光ディスクからの光ピ
   ックアップ信号であることを特徴とする請求項１記載の
   ２値化回路。
3. 【請求項３】 前記正ピーク検出手段が検出可能な期間
   である前記所定期間を定めるゲート信号および前記正ピ
   ークホールド手段が前記最大レベル信号をサンプリング
   する期間を定めるピークホールド信号を発生する信号発
   生手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記
   載の２値化回路。
4. 【請求項４】 前記信号発生手段は、４Ｔ信号に同期し
   て前記ゲート信号を発生するように構成したことを特徴
   とする請求項３記載の２値化回路。