JPWO2010055694A1 - 検波器及び検波方法 - Google Patents

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Abstract

入力信号から検出される包絡線の、入力信号に対する追従性を高くする。ターゲット信号を含む入力信号から出力信号を求めて出力する検波器は、前記入力信号を前記出力信号と比較し、得られた比較結果を出力するコンパレータと、前記比較結果に応じて第１の値及び前記第１の値とは符号が反対の第２の値に重み付けをし、前記重み付けされた第１の値及び前記重み付けされた第２の値を積分し、積分値を前記出力信号として出力する包絡線発生器とを有する。前記包絡線発生器は、前記入力信号の振幅に応じて前記第１の値を出力する第１のゲイン発生器を有する。

Description

本明細書で開示される技術は、入力信号の包絡線を検出する検波器に関する。
光ディスク再生装置では、光ピックアップによって光ディスクから読み出されたＲＦ（Radio Frequency）信号の包絡線検出が行われ、ＲＦ信号の極大値に追従するピーク信号と、ＲＦ信号の極小値に追従するボトム信号とが生成される。例えば特許文献１には、ＲＦ信号が疑似ランダム信号であることを利用し、回路規模を削減した信号振幅測定回路が記載されている。この回路では、変換速度が低速であるＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータを用い、何回かＡＤ変換して得られた値のうちの一部を、ピークレベル又はボトムレベルと見なしている。
特開２００１−１６７４４０号公報
ＲＦ信号はアナログ信号であるので、ＲＦ信号の包絡線検出を行う検波器をデジタル回路を用いて構成する場合には、アナログ信号とデジタル信号との間の変換を行うコンバータを用いる必要がある。コンバータにおける変換の際には、ある程度の変換時間が必要であるので、包絡線として検出されたピーク信号やボトム信号が入力されたＲＦ信号の変化に追従しきれないことがある。
本発明は、入力信号から検出される包絡線の、入力信号に対する追従性を高くすることを目的とする。
本発明の例示的実施形態による検波器は、ターゲット信号を含む入力信号から出力信号を求めて出力する検波器であって、前記入力信号を前記出力信号と比較し、得られた比較結果を出力するコンパレータと、前記比較結果に応じて第１の値及び前記第１の値とは符号が反対の第２の値に重み付けをし、前記重み付けされた第１の値及び前記重み付けされた第２の値を積分し、積分値を前記出力信号として出力する包絡線発生器とを有する。前記包絡線発生器は、前記入力信号の振幅に応じて前記第１の値を出力する第１のゲイン発生器を有する。
これによると、入力信号の振幅値に応じて、第１の値又は第２の値が積分される。このため、入力信号に対する積分値の追従性を適切に変化させることが可能となり、検波器が安定した動作を行うことも可能となる。
本発明の例示的実施形態による検波方法は、ターゲット信号を含む入力信号から出力信号を求める検波方法であって、前記入力信号を前記出力信号と比較し、得られた比較結果に応じて第１の値及び前記第１の値とは符号が反対の第２の値に重み付けをし、前記重み付けされた第１の値及び前記重み付けされた第２の値を積分し、積分値を前記出力信号として出力し、前記入力信号から前記ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分である不要周波数成分を検出し、前記不要周波数成分が検出された場合には、前記積分値の絶対値の増加を抑える。
本発明の例示的実施形態によれば、入力信号から検出された包絡線（ピーク信号やボトム信号）の入力信号に対する追従性を入力信号に応じて変えることができるので、状況に応じて適切な包絡線検出を行うことができる。
図１は、本発明の実施形態による包絡線検波回路の構成を示すブロック図である。 図２は、ＲＦ信号、ピーク信号及びボトム信号の例を示すグラフである。 図３は、ＲＦ信号が安定している期間におけるＲＦ信号、ピーク信号及びコンパレータ出力の例を示すグラフである。 図４は、ＲＦ信号が欠落している期間におけるＲＦ信号、ピーク信号及びコンパレータ出力の例を示すグラフである。 図５は、ＲＦ信号が急に低下する期間におけるＲＦ信号、ピーク信号及びコンパレータ出力の例を示すグラフである。 図６は、本発明の第１変形例による包絡線検波回路のピーク検波に係る部分の構成を示すブロック図である。 図７は、図６の積分制御器が有する検出回路の回路図である。 図８は、本発明の第２変形例によるピーク検波回路の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の例示的実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面において下２桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。図面における機能ブロック間の実線は、電気的な接続を示している。
本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態による包絡線検波回路１１０の構成を示すブロック図である。図１の包絡線検波回路（検波器）１１０は、光ディスク１０２から読み出されたＲＦ（Radio Frequency）信号ＲＩの包絡線を検出し、検出された包絡線をピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥとして出力する。
スピンドルモータ１０４は、光ディスク１０２を回転させる。光ピックアップ１０６は、光ディスク１０２に記録された信号を読み取り、光ディスク１０２に記録された信号に応じた信号をＲＦアンプ１０８に出力する。ＲＦアンプ１０８は、光ピックアップ１０６から受け取った信号を増幅し、ＲＦ信号ＲＩとして包絡線検波回路１１０に出力する。包絡線検波回路１１０の入力信号であるＲＦ信号ＲＩには、光ディスク上の傷や指紋、ブラック・ドロップ・アウト（ディスク上の汚れ等による読み出し信号の欠落）、記録層の剥離等の影響が反映される。また、記録可能な光ディスクの読み出しの際には、記録済み領域であるか否かによってＲＦ信号ＲＩの振幅が大きく異なる。一般に、ＲＦ信号ＲＩは、検波することによってその包絡線が抽出されるべき「ターゲット信号」と、ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分を有する「ノイズ」とを含む。
図２は、ＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥの例を示すグラフである。ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差は、ＲＦ信号ＲＩの振幅をほぼ表している。図３は、ＲＦ信号ＲＩが安定している期間（図２の期間ＴＮ）におけるＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びコンパレータ出力ＣＳＰの例を示すグラフである。本明細書において、包絡線とは、例えば図２のピーク信号ＰＫＥやボトム信号ＢＴＥのように、ある信号のピーク間又はボトム間を全体として結ぶような線であり、例えば図３に示されているような、その値が信号ＲＩの値を一時的に下回るような期間を有するピーク信号ＰＫＥの波形も、信号ＲＩの包絡線に含まれる。
図１の包絡線検波回路１１０は、ゲイン制御器１１２と、ピーク検波回路１２０と、ボトム検波回路１６０とを有している。ピーク検波回路１２０は、ＤＡ（Digital-to-Analog）コンバータ（以下ではＤＡＣと称する）１２２と、コンパレータ１２４と、包絡線発生器１３０とを有している。包絡線発生器１３０は、アタックゲイン発生器１３２と、ドループゲイン発生器１３４と、演算器１４０とを有している。演算器１４０は、セレクタ１３６と、積分器１３８とを有している。ボトム検波回路１６０は、ＤＡＣ１６２と、コンパレータ１６４と、包絡線発生器１７０とを有している。包絡線発生器１７０は、アタックゲイン発生器１７２と、ドループゲイン発生器１７４と、演算器１８０とを有している。演算器１８０は、セレクタ１７６と、積分器１７８とを有している。
ＤＡＣ１２２は、入力されたピーク信号ＰＫＥ（積分器１３８の積分値）をアナログ信号に変換し、コンパレータ１２４に出力する。コンパレータ１２４は、ＲＦ信号ＲＩとＤＡＣ１２２の出力とを比較し、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１２２の出力より大きいときには“１”を、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１２２の出力以下であるときには“０”を、比較結果ＣＳＰとしてセレクタ１３６に出力する（図３参照）。
アタックゲイン発生器１３２は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＰに応じた値を、アタックゲインＡＧＰとしてセレクタ１３６に出力する。ドループゲイン発生器１３４は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＰに応じた値を、ドループゲインＤＧＰとしてセレクタ１３６に出力する。アタックゲインＡＧＰは所定の正の値、ドループゲインＤＧＰは所定の負の値であり、アタックゲインＡＧＰの絶対値の方がドループゲインＤＧＰの絶対値より大きい。例えば、アタックゲインＡＧＰの値は１００、ドループゲインＤＧＰの値は−１である。これらの値の絶対値は１以下であってもよく、例えば、アタックゲインＡＧＰの値が１、ドループゲインＤＧＰの値が−０．０１であってもよい。
セレクタ１３６は、比較結果ＣＳＰが“１”であるときにはアタックゲインＡＧＰを選択し、比較結果ＣＳＰが“０”であるときにはドループゲインＤＧＰを選択し、選択されたゲインの値を積分器１３８に出力する。積分器１３８は、セレクタ１３６からの入力値を積分し、得られた積分値をピーク信号ＰＫＥとしてＤＡＣ１２２及び包絡線検波回路１１０の外部に出力する。
セレクタ１３６が、演算機能を有し、比較結果ＣＳＰの値に応じてアタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰのそれぞれに重み付けをし（すなわち、それぞれに、対応する重みを乗算する）、重み付けされたアタックゲインＡＧＰ及び重み付けされたドループゲインＤＧＰの和を積分器１３８へ出力してもよい。比較結果ＣＳＰが“１”である場合を第１の場合とし、比較結果ＣＳＰが“０”である場合を第２の場合とする。
具体的には、第１の場合には、セレクタ１３６は、アタックゲインＡＧＰの重みを第２の場合以上にし、かつ、ドループゲインＤＧＰの重みを第２の場合以下にする。第２の場合には、セレクタ１３６は、ドループゲインＤＧＰの重みを第１の場合以上にし、かつ、アタックゲインＡＧＰの重みを第１の場合以下にする。ただし、アタックゲインＡＧＰの重み及びドループゲインＤＧＰの重みのうちの少なくとも１つは、第１の場合と第２の場合とで異なる値とする。積分器１３８は、重み付けされたアタックゲイン及び重み付けされたドループゲインを積分する。以下の説明においても同様である。
なお、比較結果ＣＳＰの値に応じて、アタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰのうちの一方に対応する重みを０にしてもよい。この場合は、前述のようにセレクタ１３６が重み付けなしで選択を行う場合に相当する。
このように、ＤＡＣ１２２、コンパレータ１２４、セレクタ１３６、及び積分器１３８は、フィードバックループを構成している。図２及び図３のように、ピーク信号ＰＫＥは、ＲＦ信号ＲＩのピーク値を結んだ包絡線とほぼ一致する。
ＤＡＣ１６２は、入力されたボトム信号ＢＴＥ（積分器１７８の積分値）をアナログ信号に変換し、コンパレータ１６４に出力する。コンパレータ１６４は、ＲＦ信号ＲＩとＤＡＣ１６２の出力とを比較し、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１６２の出力より小さいときには“１”を、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１６２の出力以上であるときには“０”を、比較結果ＣＳＢとしてセレクタ１３６に出力する。
アタックゲイン発生器１７２は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＢに応じた値を、アタックゲインＡＧＢとしてセレクタ１７６に出力する。ドループゲイン発生器１７４は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＢに応じた値を、ドループゲインＤＧＢとしてセレクタ１７６に出力する。アタックゲインＡＧＢは所定の負の値、ドループゲインＤＧＢは所定の正の値であり、アタックゲインＡＧＢの絶対値の方がドループゲインＤＧＢの絶対値より大きい。例えば、アタックゲインＡＧＢの値は−１００、ドループゲインＤＧＢの値は１である。これらの値の絶対値は１以下であってもよく、例えば、アタックゲインＡＧＰの値が−１、ドループゲインＤＧＰの値が０．０１であってもよい。
セレクタ１７６は、比較結果ＣＳＢが“１”であるときにはアタックゲインＡＧＢを選択し、比較結果ＣＳＢが“０”であるときにはドループゲインＤＧＢを選択し、選択されたゲインの値を積分器１７８に出力する。積分器１７８は、セレクタ１７６からの入力値を積分し、得られた積分値をボトム信号ＢＴＥとしてＤＡＣ１６２及び包絡線検波回路１１０の外部に出力する。
セレクタ１７６が、演算機能を有し、比較結果ＣＳＢの値に応じてアタックゲインＡＧＢ及びドループゲインＤＧＢのそれぞれに重み付けをし、重み付けされたアタックゲインＡＧＢ及び重み付けされたドループゲインＤＧＢの和を積分器１７８へ出力してもよい。比較結果ＣＳＢが“１”である場合を第３の場合とし、比較結果ＣＳＢが“０”である場合を第４の場合とする。
具体的には、第３の場合には、セレクタ１７６は、アタックゲインＡＧＢの重みを第４の場合以上にし、かつ、ドループゲインＤＧＢの重みを第４の場合以下にする。第４の場合には、セレクタ１７６は、ドループゲインＤＧＢの重みを第３の場合以上にし、かつ、アタックゲインＡＧＢの重みを第３の場合以下にする。ただし、アタックゲインＡＧＢの重み及びドループゲインＤＧＢの重みのうちの少なくとも１つは、第３の場合と第４の場合とで異なる値とする。積分器１７８は、重み付けされたアタックゲイン及び重み付けされたドループゲインを積分する。
なお、比較結果ＣＳＢの値に応じて、アタックゲインＡＧＢ及びドループゲインＤＧＢのうちの一方に対応する重みを０にしてもよい。この場合は、前述のようにセレクタ１７６が重み付けなしで選択を行う場合に相当する。
このように、ＤＡＣ１６２、コンパレータ１６４、セレクタ１７６、及び積分器１７８は、フィードバックループを構成している。図２のように、ボトム信号ＢＴＥは、ＲＦ信号ＲＩのボトム値を結んだ包絡線とほぼ一致する。図３の場合には、アタックゲインＡＧＰ、ＡＧＢ、及びドループゲインＤＧＰ、ＤＧＢの値は一定である。
図４は、ＲＦ信号ＲＩが欠落している期間（図２の期間ＴＬ）におけるＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びコンパレータ出力ＣＳＰの例を示すグラフである。ブラック・ドロップ・アウト等によりＲＦ信号ＲＩのレベルがほぼ０になる期間ＴＬのピーク信号ＰＫＥについて、図４を参照して説明する。
ピーク信号ＰＫＥが徐々に低下し、ＲＦ信号ＲＩのレベルを下回ると、コンパレータ１２４の比較結果ＣＳＰが“１”になるので、セレクタ１３６はアタックゲインＡＧＰを選択する。アタックゲインＡＧＰの値が比較的大きく、ＤＡＣ１２２の応答の遅れの影響も受けるので、ピーク信号ＰＫＥは、線ＰＫＮのようにレベルがＲＦ信号ＲＩよりＥＮ高くなる。しかし、ピーク信号ＰＫＥとＲＦ信号ＲＩとの間のレベル差は小さい方が望ましい。
そこで、ゲイン制御器１１２は、ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差を求める。この差はＲＦ信号ＲＩの振幅と見なすことができ、ゲイン制御器１１２は、この振幅に応じたゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。例えばゲイン制御器１１２は、この振幅が閾値より小さい場合には、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。図２の期間ＴＬにおいて、ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差から求められたＲＦ信号ＲＩの振幅はほぼ０であるので、この振幅が閾値より小さいとすると、アタックゲイン発生器１３２は、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくする。
すると、ピーク信号ＰＫＥがＲＦ信号ＲＩのレベルを下回った後には、ピーク信号ＰＫＥは、レベルがＲＦ信号ＲＩよりＥＩしか高くならない（図４参照）。すなわち、ピーク信号ＰＫＥとＲＦ信号ＲＩとの間のレベル差を抑えることができる。
更に、アタックゲイン発生器１３２がアタックゲインＡＧＰの値を小さくする際に、ドループゲイン発生器１３４が、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、ドループゲインＤＧＰの絶対値を小さくしてもよい。このとき、ドループゲイン発生器１３４は、アタックゲインＡＧＰとの比が一定となるように、ドループゲインＤＧＰを変化させてもよい。
ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩの振幅が閾値以上になった場合には、ゲインを元に戻すように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。アタックゲイン発生器１３２及びループゲイン発生器１３４は、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、アタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰの値を元に戻す。
ピーク検波回路１２０について説明したが、ＲＦ信号ＲＩが高い値を保つ期間におけるボトム検波回路１６０についても、同様に説明することができる。
このように図１の包絡線検波回路１１０によると、ＲＦ信号ＲＩの振幅に応じて、ＲＦ信号に対するピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥの追従性を変えることができるので、安定した検波動作を行うことが可能となる。
なお、アタックゲイン発生器１３２及びループゲイン発生器１３４がアタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰを同時に変更する場合について説明したが、変更のタイミングは同時でなくてもよい。
ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差をＲＦ信号ＲＩの振幅として用いたが、他の信号に基づいてＲＦ信号ＲＩの振幅を求めてもよい。用途や状況に応じて異なる閾値を用いるようにしてもよい。
図５は、ＲＦ信号ＲＩが急に低下する期間（図２の期間ＴＦ）におけるＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びコンパレータ出力ＣＳＰの例を示すグラフである。ブラック・ドロップ・アウトが生じると、図４のようにＲＦ信号ＲＩが急に低下する。この場合、ドループゲインＤＧＰが一定であるとすると、ピーク信号は線ＰＫＮのように緩やかに減少するので、ピーク信号のＲＦ信号ＲＩに対する追従性が悪くなる。そこで、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを判定し、所定の基準値以上離れていると判定した場合には、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。
図３のようにＲＦ信号ＲＩが安定している期間では、コンパレータ１２４の比較結果ＣＳＰは、ほぼＲＦ信号ＲＩの周期毎に“１”となる。しかし、ＲＦ信号ＲＩが急に低下すると、ＲＦ信号ＲＩがピーク信号ＰＫＥより大きくならないので、比較結果ＣＳＰが“０”となる状態が続く。そこで、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、コンパレータ１２４の比較結果ＣＳＰが“０”である状態がＲＦ信号ＲＩの所定の周期分の期間続くか否かによって判定する。
比較結果ＣＳＰが“０”である状態が所定の周期分の期間続く場合には、ゲイン制御器１１２は、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。ドループゲイン発生器１３４は、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくする。すると、ピーク信号ＰＫＥが急激に低下し、ピーク信号ＰＫＥのＲＦ信号ＲＩに対する追従性が改善される（図５参照）。
代替として、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、ＲＦ信号ＲＩ（ＲＦアンプ１０８の出力）とピーク信号ＰＫＥとの間の差が閾値以上であるか否かによって判定してもよい。
図５を参照してピーク検波回路１２０について説明したが、次にボトム検波回路１６０について説明する。ＲＦ信号ＲＩが急に低下した後、急に上昇する期間ＴＲ（図２参照）においては、ゲイン制御器１１２は、ボトム検波回路１６０に対して、ピーク検波回路１２０と同様の制御を行う。
ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを判定し、所定の基準値以上離れていると判定した場合には、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＢを出力する。具体的には、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、コンパレータ１６４の比較結果ＣＳＢが“０”である状態（すなわち、ＲＦ信号ＲＩがボトム信号ＢＴＥより小さくならない状態）がＲＦ信号ＲＩの所定の周期分続くか否かによって判定する。
“０”が所定の周期分続く場合には、ゲイン制御器１１２は、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＢを出力する。ドループゲイン発生器１７４は、ゲイン制御信号ＧＣＢに従って、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくする。すると、ボトム信号ＢＴＥが急激に上昇し、ボトム信号ＢＴＥのＲＦ信号ＲＩに対する追従性が改善される。
代替として、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間の差が閾値以上であるか否かによって判定してもよい。
このように、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとが大きく離れている場合には、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくし、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとが大きく離れている場合には、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくするので、ＲＦ信号ＲＩに対するピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥの追従性を高くすることができる。
図１の包絡線検波回路１１０によると、フィードバックループをデジタル回路で構成することが容易である。ＲＦ信号ＲＩをＡＤ変換できるような高速なＡＤコンバータを用いる必要がないので、回路の消費電力を小さくすることができる。アナログ回路で構成された包絡線検波回路では、積分を行う素子のばらつきの問題があるが、包絡線検波回路１１０ではその影響もない。また、ＲＦ信号の状況に応じて、耐ノイズ性や追従性を高めるためのチューニングを容易に行うことができる。
（第１変形例）
図６は、本発明の第１変形例による包絡線検波回路のピーク検波に係る部分の構成を示すブロック図である。図６の回路は、ゲイン制御器１１２と、積分制御器６１４と、ピーク検波回路６２０と、ボトム検波回路１６０とを有する。図６のピーク検波回路６２０は、演算器１４０に代えて演算器６４０を有する点が、図１のピーク検波回路１２０とは異なっている。ピーク検波回路６２０は、アタックゲイン発生器６３２と、ドループゲイン発生器１３４と、演算器６４０とを、包絡線発生器６３０として有している。演算器６４０は、セレクタ１３６、６４４と、積分器６３８と、データ保持器６４２とを有している。
図７は、図６の積分制御器６１４が有する検出回路７１６の回路図である。検出回路７１６は、ＲＦ信号ＲＩから、ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分（以下では、不要周波数成分と称する）を検出する。ＲＦ信号ＲＩが不要周波数成分を実質的に含むと検出回路７１６が判断するときには、検出回路７１６はハイ（Ｈ）レベルを制御信号ＣＮとして出力する。一方、ＲＦ信号ＲＩが不要周波数成分を実質的に含まないと検出回路７１６が判断するときには、検出回路７１６はロー（Ｌ）レベルを制御信号ＣＮとして出力する。
より具体的には、検出回路７１６は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７１７、減算器７１８、及びコンパレータ７１９を有する。ＢＰＦ７１７は、そのセンター周波数の近傍の周波数成分を通す。ＢＰＦ７１７のセンター周波数は、ＲＦ信号ＲＩに含まれるターゲット信号の主要な周波数成分である。よってＢＰＦ７１７は、主としてターゲット信号を出力する。
減算器７１８は、ＲＦ信号ＲＩからＢＰＦ７１７の出力信号（すなわちターゲット信号）を減ずることによって、ＲＦ信号ＲＩに含まれるノイズを主として出力する。コンパレータ７１９は、このノイズを、基準電圧Ｖａと比較する。コンパレータ７１９の出力（制御信号ＣＮ）は、ノイズが基準電圧Ｖａより大きい期間においてＨレベルである。積分制御器６１４は、不要周波数成分の検出結果を示す制御信号ＣＮを制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３として出力する。積分制御器６１４は、適切なタイミングで出力されるように、制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３の出力タイミングを制御してもよい。
包絡線発生器６３０は、不要周波数成分が検出されたことを制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３が示している場合には、積分器６３８で求められる積分値の絶対値の増加を抑えるように動作する。具体的には、積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、積分値を保持するように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、制御信号ＣＮ１に従って、出力している積分値を保持する。積分制御器６１４は、不要周波数成分が重畳されていることを検出しなくなるまで、積分器６３８に積分値を保持させる。
積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、制御信号ＣＮ１に代えて、値を保持するように指示する制御信号ＣＮ２をデータ保持器６４２に出力してもよい。この場合、データ保持器６４２は、制御信号ＣＮ２に従って、積分器６３８から出力された積分値を保持し、セレクタ６４４に出力する。セレクタ６４４は、データ保持器６４２で保持された値を積分器６３８に出力する。積分制御器６１４は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値としてセットするように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値とする。
セレクタ６４４に設定値ＳＶを入力しておき、この値を積分器６３８に設定するようにしてもよい。すなわち、積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、制御信号ＣＮ１に代えて、設定値ＳＶを選択するように指示する制御信号ＣＮ３をセレクタ６４４に出力してもよい。セレクタ６４４は、設定値ＳＶを選択し、積分器６３８に出力する。積分制御器６１４は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値としてセットするように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値とする。ここで、設定値ＳＶは、例えば、ピーク検波回路６２０の動作が安定すると予測される値である。なお、演算器６４０の外部から任意の設定値ＳＶが入力されるようにしてもよい。
不要周波数成分が検出されなくなった場合には、積分制御器６１４は、積分動作をするように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、制御信号ＣＮ１に従って、セレクタ１３６の出力の積分を行う。
積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくするように指示する制御信号ＧＡＪを出力してもよい。アタックゲイン発生器６３２は、制御信号ＧＡＪに従って、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくする。
このように、第１変形例によると、光ディスク上の傷等に起因してＲＦ信号ＲＩに不要周波数成分が重畳されている場合であっても、積分値（ピーク信号ＰＫＥの値）が安定する。このため、ピーク検波回路６２０のＤＡＣ１２２、コンパレータ１２４、セレクタ１３６、及び積分器６３８が構成するフィードバックループを安定に動作させることができる。
なお、図６のピーク検波回路６２０と同様に、ボトム検波回路１６０が積分器６３８、データ保持器６４２、及びセレクタ６４４を有するようにし、ボトム検波回路１６０のアタックゲイン発生器１７２、積分器６３８、データ保持器６４２、及びセレクタ６４４が、制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３によってそれぞれピーク検波回路６２０と同様に制御されるようにしてもよい。
（第２変形例）
図８は、本発明の第２変形例によるピーク検波回路７２０の構成を示すブロック図である。図８のピーク検波回路７２０は、ＤＡ変換値調整器７４６と、ローパスフィルタ７４８とを更に有する点が、図１のピーク検波回路１２０とは異なっている。
図１のピーク検波回路１２０において、ＤＡＣ１２２は、積分器１３８から出力された積分値の全てのビットをＤＡ変換をしてもよいが、積分値の所定の上位ビットをＤＡ変換してもよい。例えば、ＤＡＣ１２２は、積分値の下位２ビットを除いた上位ビットをＤＡ変換してもよい。すると、ＤＡＣ１２２の回路構成を簡単にすることができ、ＤＡＣ１２２を低消費電力化かつ高速化することができる。
しかし、この場合、ＤＡ変換の精度が低くなるので、これに対処するためにＤＡ変換値調整器７４６は次のように動作する。ＤＡ変換値調整器７４６は、積分器１３８から出力された積分値のうちＤＡＣ１２２で変換されない下位ビットで表された数に応じた頻度で、積分値の上位ビット（ＤＡＣ１２２で変換されるビット）のうちの最下位ビットに１を加えてＤＡＣ１２２に出力する。
具体例を、積分器１３８から出力された積分値のビット数が５ビット、ＤＡＣ１２２の入力ビット数が３ビットである場合について説明する。積分器１３８から出力された積分値が“００１１１”であるとする。ＤＡＣ１２２で変換される上位３ビットのうちの最下位ビットが値１を表すとすると、積分値の下位２ビット“１１”は値３／４を表す。ＤＡ変換値調整器７４６は、積分値の下位２ビット“１１”で表された数に応じた頻度３／４で、積分値の上位ビット“００１”のうちの最下位ビットに１を加え、得られる“０１０”をＤＡＣ１２２に出力する。
つまり、ＤＡ変換値調整器７４６は、積分値“００１１１”が入力される場合には、“００１”、“０１０”、“０１０”、“０１０”を順に出力する。ＤＡＣ１２２は、これらの値を順にＤＡ変換してＬＰＦ７４８に出力する。ＬＰＦ７４８は、ＤＡＣ１２２で変換された信号を平滑化する。平滑化後の信号は、“００１”、“０１０”、“０１０”、“０１０”の平均値に対応する。ＬＰＦ７４８は、平滑化後の信号をコンパレータ１２４に出力する。ＬＰＦ７４８から出力されるアナログ信号は、５ビットの積分値“００１１１”に対応した値となり、積分値の情報を失うことなくアナログ信号に変換することが可能になる。
このように、第２変形例によると、ＬＰＦ７４８から出力されるアナログ信号の精度を、ＤＡＣ１２２の変換可能なビット数に対応する精度以上に高くすることができる。
なお、図６のピーク検波回路６２０と同様に、ボトム検波回路１６０がＤＡ変換値調整器７４６及びローパスフィルタ７４８を有するようにしてもよい。
ピーク検波回路１２０等によってピーク信号ＰＫＥを求め、ボトム検波回路１６０によってボトム信号ＢＴＥを求める場合について説明したが、ピーク信号ＰＫＥのみを求めるようにしてもよい。
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
以上説明したように、本発明のさまざまな実施形態は、入力信号から検出された包絡線の、入力信号に対する追従性を高くすることができるので、本発明は検波器等について有用である。
１１０ 包絡線検波回路
１１２ ゲイン制御器
１２０、６２０、７２０ ピーク検波回路
１２２、１６２ ＤＡコンバータ
１２４、１６４ コンパレータ
１３０、１７０、６３０ 包絡線発生器
１３２、１７２、６３２ アタックゲイン発生器
１３４、１７４ ドループゲイン発生器
１３６、１７６ セレクタ
１３８、１７８、６３８ 積分器
１６０ ボトム検波回路
１４０、１８０、６４０ 演算器
６１４ 積分制御器
７４６ ＤＡ変換値調整器
７４８ ローパスフィルタ
本明細書で開示される技術は、入力信号の包絡線を検出する検波器に関する。
光ディスク再生装置では、光ピックアップによって光ディスクから読み出されたＲＦ（Radio Frequency）信号の包絡線検出が行われ、ＲＦ信号の極大値に追従するピーク信号と、ＲＦ信号の極小値に追従するボトム信号とが生成される。例えば特許文献１には、ＲＦ信号が疑似ランダム信号であることを利用し、回路規模を削減した信号振幅測定回路が記載されている。この回路では、変換速度が低速であるＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータを用い、何回かＡＤ変換して得られた値のうちの一部を、ピークレベル又はボトムレベルと見なしている。
特開２００１−１６７４４０号公報
ＲＦ信号はアナログ信号であるので、ＲＦ信号の包絡線検出を行う検波器をデジタル回路を用いて構成する場合には、アナログ信号とデジタル信号との間の変換を行うコンバータを用いる必要がある。コンバータにおける変換の際には、ある程度の変換時間が必要であるので、包絡線として検出されたピーク信号やボトム信号が入力されたＲＦ信号の変化に追従しきれないことがある。
本発明は、入力信号から検出される包絡線の、入力信号に対する追従性を高くすることを目的とする。
本発明の例示的実施形態による検波器は、ターゲット信号を含む入力信号から出力信号を求めて出力する検波器であって、前記入力信号を前記出力信号と比較し、得られた比較結果を出力するコンパレータと、前記比較結果に応じて第１の値及び前記第１の値とは符号が反対の第２の値に重み付けをし、前記重み付けされた第１の値及び前記重み付けされた第２の値を積分し、積分値を前記出力信号として出力する包絡線発生器とを有する。前記包絡線発生器は、前記入力信号の振幅に応じて前記第１の値を出力する第１のゲイン発生器を有する。
これによると、入力信号の振幅値に応じて、第１の値又は第２の値が積分される。このため、入力信号に対する積分値の追従性を適切に変化させることが可能となり、検波器が安定した動作を行うことも可能となる。
本発明の例示的実施形態による検波方法は、ターゲット信号を含む入力信号から出力信号を求める検波方法であって、前記入力信号を前記出力信号と比較し、得られた比較結果に応じて第１の値及び前記第１の値とは符号が反対の第２の値に重み付けをし、前記重み付けされた第１の値及び前記重み付けされた第２の値を積分し、積分値を前記出力信号として出力し、前記入力信号から前記ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分である不要周波数成分を検出し、前記不要周波数成分が検出された場合には、前記積分値の絶対値の増加を抑える。
本発明の例示的実施形態によれば、入力信号から検出された包絡線（ピーク信号やボトム信号）の入力信号に対する追従性を入力信号に応じて変えることができるので、状況に応じて適切な包絡線検出を行うことができる。
本発明の実施形態による包絡線検波回路の構成を示すブロック図である。 ＲＦ信号、ピーク信号及びボトム信号の例を示すグラフである。 ＲＦ信号が安定している期間におけるＲＦ信号、ピーク信号及びコンパレータ出力の例を示すグラフである。 ＲＦ信号が欠落している期間におけるＲＦ信号、ピーク信号及びコンパレータ出力の例を示すグラフである。 ＲＦ信号が急に低下する期間におけるＲＦ信号、ピーク信号及びコンパレータ出力の例を示すグラフである。 本発明の第１変形例による包絡線検波回路のピーク検波に係る部分の構成を示すブロック図である。 図６の積分制御器が有する検出回路の回路図である。 本発明の第２変形例によるピーク検波回路の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の例示的実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面において下２桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。図面における機能ブロック間の実線は、電気的な接続を示している。
本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態による包絡線検波回路１１０の構成を示すブロック図である。図１の包絡線検波回路（検波器）１１０は、光ディスク１０２から読み出されたＲＦ（Radio Frequency）信号ＲＩの包絡線を検出し、検出された包絡線をピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥとして出力する。
スピンドルモータ１０４は、光ディスク１０２を回転させる。光ピックアップ１０６は、光ディスク１０２に記録された信号を読み取り、光ディスク１０２に記録された信号に応じた信号をＲＦアンプ１０８に出力する。ＲＦアンプ１０８は、光ピックアップ１０６から受け取った信号を増幅し、ＲＦ信号ＲＩとして包絡線検波回路１１０に出力する。包絡線検波回路１１０の入力信号であるＲＦ信号ＲＩには、光ディスク上の傷や指紋、ブラック・ドロップ・アウト（ディスク上の汚れ等による読み出し信号の欠落）、記録層の剥離等の影響が反映される。また、記録可能な光ディスクの読み出しの際には、記録済み領域であるか否かによってＲＦ信号ＲＩの振幅が大きく異なる。一般に、ＲＦ信号ＲＩは、検波することによってその包絡線が抽出されるべき「ターゲット信号」と、ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分を有する「ノイズ」とを含む。
図２は、ＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥの例を示すグラフである。ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差は、ＲＦ信号ＲＩの振幅をほぼ表している。図３は、ＲＦ信号ＲＩが安定している期間（図２の期間ＴＮ）におけるＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びコンパレータ出力ＣＳＰの例を示すグラフである。本明細書において、包絡線とは、例えば図２のピーク信号ＰＫＥやボトム信号ＢＴＥのように、ある信号のピーク間又はボトム間を全体として結ぶような線であり、例えば図３に示されているような、その値が信号ＲＩの値を一時的に下回るような期間を有するピーク信号ＰＫＥの波形も、信号ＲＩの包絡線に含まれる。
図１の包絡線検波回路１１０は、ゲイン制御器１１２と、ピーク検波回路１２０と、ボトム検波回路１６０とを有している。ピーク検波回路１２０は、ＤＡ（Digital-to-Analog）コンバータ（以下ではＤＡＣと称する）１２２と、コンパレータ１２４と、包絡線発生器１３０とを有している。包絡線発生器１３０は、アタックゲイン発生器１３２と、ドループゲイン発生器１３４と、演算器１４０とを有している。演算器１４０は、セレクタ１３６と、積分器１３８とを有している。ボトム検波回路１６０は、ＤＡＣ１６２と、コンパレータ１６４と、包絡線発生器１７０とを有している。包絡線発生器１７０は、アタックゲイン発生器１７２と、ドループゲイン発生器１７４と、演算器１８０とを有している。演算器１８０は、セレクタ１７６と、積分器１７８とを有している。
ＤＡＣ１２２は、入力されたピーク信号ＰＫＥ（積分器１３８の積分値）をアナログ信号に変換し、コンパレータ１２４に出力する。コンパレータ１２４は、ＲＦ信号ＲＩとＤＡＣ１２２の出力とを比較し、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１２２の出力より大きいときには“１”を、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１２２の出力以下であるときには“０”を、比較結果ＣＳＰとしてセレクタ１３６に出力する（図３参照）。
アタックゲイン発生器１３２は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＰに応じた値を、アタックゲインＡＧＰとしてセレクタ１３６に出力する。ドループゲイン発生器１３４は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＰに応じた値を、ドループゲインＤＧＰとしてセレクタ１３６に出力する。アタックゲインＡＧＰは所定の正の値、ドループゲインＤＧＰは所定の負の値であり、アタックゲインＡＧＰの絶対値の方がドループゲインＤＧＰの絶対値より大きい。例えば、アタックゲインＡＧＰの値は１００、ドループゲインＤＧＰの値は−１である。これらの値の絶対値は１以下であってもよく、例えば、アタックゲインＡＧＰの値が１、ドループゲインＤＧＰの値が−０．０１であってもよい。
セレクタ１３６は、比較結果ＣＳＰが“１”であるときにはアタックゲインＡＧＰを選択し、比較結果ＣＳＰが“０”であるときにはドループゲインＤＧＰを選択し、選択されたゲインの値を積分器１３８に出力する。積分器１３８は、セレクタ１３６からの入力値を積分し、得られた積分値をピーク信号ＰＫＥとしてＤＡＣ１２２及び包絡線検波回路１１０の外部に出力する。
セレクタ１３６が、演算機能を有し、比較結果ＣＳＰの値に応じてアタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰのそれぞれに重み付けをし（すなわち、それぞれに、対応する重みを乗算する）、重み付けされたアタックゲインＡＧＰ及び重み付けされたドループゲインＤＧＰの和を積分器１３８へ出力してもよい。比較結果ＣＳＰが“１”である場合を第１の場合とし、比較結果ＣＳＰが“０”である場合を第２の場合とする。
具体的には、第１の場合には、セレクタ１３６は、アタックゲインＡＧＰの重みを第２の場合以上にし、かつ、ドループゲインＤＧＰの重みを第２の場合以下にする。第２の場合には、セレクタ１３６は、ドループゲインＤＧＰの重みを第１の場合以上にし、かつ、アタックゲインＡＧＰの重みを第１の場合以下にする。ただし、アタックゲインＡＧＰの重み及びドループゲインＤＧＰの重みのうちの少なくとも１つは、第１の場合と第２の場合とで異なる値とする。積分器１３８は、重み付けされたアタックゲイン及び重み付けされたドループゲインを積分する。以下の説明においても同様である。
なお、比較結果ＣＳＰの値に応じて、アタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰのうちの一方に対応する重みを０にしてもよい。この場合は、前述のようにセレクタ１３６が重み付けなしで選択を行う場合に相当する。
このように、ＤＡＣ１２２、コンパレータ１２４、セレクタ１３６、及び積分器１３８は、フィードバックループを構成している。図２及び図３のように、ピーク信号ＰＫＥは、ＲＦ信号ＲＩのピーク値を結んだ包絡線とほぼ一致する。
ＤＡＣ１６２は、入力されたボトム信号ＢＴＥ（積分器１７８の積分値）をアナログ信号に変換し、コンパレータ１６４に出力する。コンパレータ１６４は、ＲＦ信号ＲＩとＤＡＣ１６２の出力とを比較し、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１６２の出力より小さいときには“１”を、ＲＦ信号ＲＩがＤＡＣ１６２の出力以上であるときには“０”を、比較結果ＣＳＢとしてセレクタ１３６に出力する。
アタックゲイン発生器１７２は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＢに応じた値を、アタックゲインＡＧＢとしてセレクタ１７６に出力する。ドループゲイン発生器１７４は、ゲイン制御器１１２から出力されるゲイン制御信号ＧＣＢに応じた値を、ドループゲインＤＧＢとしてセレクタ１７６に出力する。アタックゲインＡＧＢは所定の負の値、ドループゲインＤＧＢは所定の正の値であり、アタックゲインＡＧＢの絶対値の方がドループゲインＤＧＢの絶対値より大きい。例えば、アタックゲインＡＧＢの値は−１００、ドループゲインＤＧＢの値は１である。これらの値の絶対値は１以下であってもよく、例えば、アタックゲインＡＧＰの値が−１、ドループゲインＤＧＰの値が０．０１であってもよい。
セレクタ１７６は、比較結果ＣＳＢが“１”であるときにはアタックゲインＡＧＢを選択し、比較結果ＣＳＢが“０”であるときにはドループゲインＤＧＢを選択し、選択されたゲインの値を積分器１７８に出力する。積分器１７８は、セレクタ１７６からの入力値を積分し、得られた積分値をボトム信号ＢＴＥとしてＤＡＣ１６２及び包絡線検波回路１１０の外部に出力する。
セレクタ１７６が、演算機能を有し、比較結果ＣＳＢの値に応じてアタックゲインＡＧＢ及びドループゲインＤＧＢのそれぞれに重み付けをし、重み付けされたアタックゲインＡＧＢ及び重み付けされたドループゲインＤＧＢの和を積分器１７８へ出力してもよい。比較結果ＣＳＢが“１”である場合を第３の場合とし、比較結果ＣＳＢが“０”である場合を第４の場合とする。
具体的には、第３の場合には、セレクタ１７６は、アタックゲインＡＧＢの重みを第４の場合以上にし、かつ、ドループゲインＤＧＢの重みを第４の場合以下にする。第４の場合には、セレクタ１７６は、ドループゲインＤＧＢの重みを第３の場合以上にし、かつ、アタックゲインＡＧＢの重みを第３の場合以下にする。ただし、アタックゲインＡＧＢの重み及びドループゲインＤＧＢの重みのうちの少なくとも１つは、第３の場合と第４の場合とで異なる値とする。積分器１７８は、重み付けされたアタックゲイン及び重み付けされたドループゲインを積分する。
なお、比較結果ＣＳＢの値に応じて、アタックゲインＡＧＢ及びドループゲインＤＧＢのうちの一方に対応する重みを０にしてもよい。この場合は、前述のようにセレクタ１７６が重み付けなしで選択を行う場合に相当する。
このように、ＤＡＣ１６２、コンパレータ１６４、セレクタ１７６、及び積分器１７８は、フィードバックループを構成している。図２のように、ボトム信号ＢＴＥは、ＲＦ信号ＲＩのボトム値を結んだ包絡線とほぼ一致する。図３の場合には、アタックゲインＡＧＰ、ＡＧＢ、及びドループゲインＤＧＰ、ＤＧＢの値は一定である。
図４は、ＲＦ信号ＲＩが欠落している期間（図２の期間ＴＬ）におけるＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びコンパレータ出力ＣＳＰの例を示すグラフである。ブラック・ドロップ・アウト等によりＲＦ信号ＲＩのレベルがほぼ０になる期間ＴＬのピーク信号ＰＫＥについて、図４を参照して説明する。
ピーク信号ＰＫＥが徐々に低下し、ＲＦ信号ＲＩのレベルを下回ると、コンパレータ１２４の比較結果ＣＳＰが“１”になるので、セレクタ１３６はアタックゲインＡＧＰを選択する。アタックゲインＡＧＰの値が比較的大きく、ＤＡＣ１２２の応答の遅れの影響も受けるので、ピーク信号ＰＫＥは、線ＰＫＮのようにレベルがＲＦ信号ＲＩよりＥＮ高くなる。しかし、ピーク信号ＰＫＥとＲＦ信号ＲＩとの間のレベル差は小さい方が望ましい。
そこで、ゲイン制御器１１２は、ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差を求める。この差はＲＦ信号ＲＩの振幅と見なすことができ、ゲイン制御器１１２は、この振幅に応じたゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。例えばゲイン制御器１１２は、この振幅が閾値より小さい場合には、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。図２の期間ＴＬにおいて、ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差から求められたＲＦ信号ＲＩの振幅はほぼ０であるので、この振幅が閾値より小さいとすると、アタックゲイン発生器１３２は、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくする。
すると、ピーク信号ＰＫＥがＲＦ信号ＲＩのレベルを下回った後には、ピーク信号ＰＫＥは、レベルがＲＦ信号ＲＩよりＥＩしか高くならない（図４参照）。すなわち、ピーク信号ＰＫＥとＲＦ信号ＲＩとの間のレベル差を抑えることができる。
更に、アタックゲイン発生器１３２がアタックゲインＡＧＰの値を小さくする際に、ドループゲイン発生器１３４が、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、ドループゲインＤＧＰの絶対値を小さくしてもよい。このとき、ドループゲイン発生器１３４は、アタックゲインＡＧＰとの比が一定となるように、ドループゲインＤＧＰを変化させてもよい。
ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩの振幅が閾値以上になった場合には、ゲインを元に戻すように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。アタックゲイン発生器１３２及びループゲイン発生器１３４は、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、アタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰの値を元に戻す。
ピーク検波回路１２０について説明したが、ＲＦ信号ＲＩが高い値を保つ期間におけるボトム検波回路１６０についても、同様に説明することができる。
このように図１の包絡線検波回路１１０によると、ＲＦ信号ＲＩの振幅に応じて、ＲＦ信号に対するピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥの追従性を変えることができるので、安定した検波動作を行うことが可能となる。
なお、アタックゲイン発生器１３２及びループゲイン発生器１３４がアタックゲインＡＧＰ及びドループゲインＤＧＰを同時に変更する場合について説明したが、変更のタイミングは同時でなくてもよい。
ピーク信号ＰＫＥとボトム信号ＢＴＥとの差をＲＦ信号ＲＩの振幅として用いたが、他の信号に基づいてＲＦ信号ＲＩの振幅を求めてもよい。用途や状況に応じて異なる閾値を用いるようにしてもよい。
図５は、ＲＦ信号ＲＩが急に低下する期間（図２の期間ＴＦ）におけるＲＦ信号ＲＩ、ピーク信号ＰＫＥ及びコンパレータ出力ＣＳＰの例を示すグラフである。ブラック・ドロップ・アウトが生じると、図４のようにＲＦ信号ＲＩが急に低下する。この場合、ドループゲインＤＧＰが一定であるとすると、ピーク信号は線ＰＫＮのように緩やかに減少するので、ピーク信号のＲＦ信号ＲＩに対する追従性が悪くなる。そこで、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを判定し、所定の基準値以上離れていると判定した場合には、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。
図３のようにＲＦ信号ＲＩが安定している期間では、コンパレータ１２４の比較結果ＣＳＰは、ほぼＲＦ信号ＲＩの周期毎に“１”となる。しかし、ＲＦ信号ＲＩが急に低下すると、ＲＦ信号ＲＩがピーク信号ＰＫＥより大きくならないので、比較結果ＣＳＰが“０”となる状態が続く。そこで、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、コンパレータ１２４の比較結果ＣＳＰが“０”である状態がＲＦ信号ＲＩの所定の周期分の期間続くか否かによって判定する。
比較結果ＣＳＰが“０”である状態が所定の周期分の期間続く場合には、ゲイン制御器１１２は、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＰを出力する。ドループゲイン発生器１３４は、ゲイン制御信号ＧＣＰに従って、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくする。すると、ピーク信号ＰＫＥが急激に低下し、ピーク信号ＰＫＥのＲＦ信号ＲＩに対する追従性が改善される（図５参照）。
代替として、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、ＲＦ信号ＲＩ（ＲＦアンプ１０８の出力）とピーク信号ＰＫＥとの間の差が閾値以上であるか否かによって判定してもよい。
図５を参照してピーク検波回路１２０について説明したが、次にボトム検波回路１６０について説明する。ＲＦ信号ＲＩが急に低下した後、急に上昇する期間ＴＲ（図２参照）においては、ゲイン制御器１１２は、ボトム検波回路１６０に対して、ピーク検波回路１２０と同様の制御を行う。
ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを判定し、所定の基準値以上離れていると判定した場合には、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＢを出力する。具体的には、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、コンパレータ１６４の比較結果ＣＳＢが“０”である状態（すなわち、ＲＦ信号ＲＩがボトム信号ＢＴＥより小さくならない状態）がＲＦ信号ＲＩの所定の周期分続くか否かによって判定する。
“０”が所定の周期分続く場合には、ゲイン制御器１１２は、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくするように指示するゲイン制御信号ＧＣＢを出力する。ドループゲイン発生器１７４は、ゲイン制御信号ＧＣＢに従って、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくする。すると、ボトム信号ＢＴＥが急激に上昇し、ボトム信号ＢＴＥのＲＦ信号ＲＩに対する追従性が改善される。
代替として、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間が所定の基準値以上離れているか否かを、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとの間の差が閾値以上であるか否かによって判定してもよい。
このように、ゲイン制御器１１２は、ＲＦ信号ＲＩとピーク信号ＰＫＥとが大きく離れている場合には、ドループゲインＤＧＰの絶対値を大きくし、ＲＦ信号ＲＩとボトム信号ＢＴＥとが大きく離れている場合には、ドループゲインＤＧＢの絶対値を大きくするので、ＲＦ信号ＲＩに対するピーク信号ＰＫＥ及びボトム信号ＢＴＥの追従性を高くすることができる。
図１の包絡線検波回路１１０によると、フィードバックループをデジタル回路で構成することが容易である。ＲＦ信号ＲＩをＡＤ変換できるような高速なＡＤコンバータを用いる必要がないので、回路の消費電力を小さくすることができる。アナログ回路で構成された包絡線検波回路では、積分を行う素子のばらつきの問題があるが、包絡線検波回路１１０ではその影響もない。また、ＲＦ信号の状況に応じて、耐ノイズ性や追従性を高めるためのチューニングを容易に行うことができる。
（第１変形例）
図６は、本発明の第１変形例による包絡線検波回路のピーク検波に係る部分の構成を示すブロック図である。図６の回路は、ゲイン制御器１１２と、積分制御器６１４と、ピーク検波回路６２０と、ボトム検波回路１６０とを有する。図６のピーク検波回路６２０は、演算器１４０に代えて演算器６４０を有する点が、図１のピーク検波回路１２０とは異なっている。ピーク検波回路６２０は、アタックゲイン発生器６３２と、ドループゲイン発生器１３４と、演算器６４０とを、包絡線発生器６３０として有している。演算器６４０は、セレクタ１３６、６４４と、積分器６３８と、データ保持器６４２とを有している。
図７は、図６の積分制御器６１４が有する検出回路７１６の回路図である。検出回路７１６は、ＲＦ信号ＲＩから、ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分（以下では、不要周波数成分と称する）を検出する。ＲＦ信号ＲＩが不要周波数成分を実質的に含むと検出回路７１６が判断するときには、検出回路７１６はハイ（Ｈ）レベルを制御信号ＣＮとして出力する。一方、ＲＦ信号ＲＩが不要周波数成分を実質的に含まないと検出回路７１６が判断するときには、検出回路７１６はロー（Ｌ）レベルを制御信号ＣＮとして出力する。
より具体的には、検出回路７１６は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７１７、減算器７１８、及びコンパレータ７１９を有する。ＢＰＦ７１７は、そのセンター周波数の近傍の周波数成分を通す。ＢＰＦ７１７のセンター周波数は、ＲＦ信号ＲＩに含まれるターゲット信号の主要な周波数成分である。よってＢＰＦ７１７は、主としてターゲット信号を出力する。
減算器７１８は、ＲＦ信号ＲＩからＢＰＦ７１７の出力信号（すなわちターゲット信号）を減ずることによって、ＲＦ信号ＲＩに含まれるノイズを主として出力する。コンパレータ７１９は、このノイズを、基準電圧Ｖａと比較する。コンパレータ７１９の出力（制御信号ＣＮ）は、ノイズが基準電圧Ｖａより大きい期間においてＨレベルである。積分制御器６１４は、不要周波数成分の検出結果を示す制御信号ＣＮを制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３として出力する。積分制御器６１４は、適切なタイミングで出力されるように、制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３の出力タイミングを制御してもよい。
包絡線発生器６３０は、不要周波数成分が検出されたことを制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３が示している場合には、積分器６３８で求められる積分値の絶対値の増加を抑えるように動作する。具体的には、積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、積分値を保持するように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、制御信号ＣＮ１に従って、出力している積分値を保持する。積分制御器６１４は、不要周波数成分が重畳されていることを検出しなくなるまで、積分器６３８に積分値を保持させる。
積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、制御信号ＣＮ１に代えて、値を保持するように指示する制御信号ＣＮ２をデータ保持器６４２に出力してもよい。この場合、データ保持器６４２は、制御信号ＣＮ２に従って、積分器６３８から出力された積分値を保持し、セレクタ６４４に出力する。セレクタ６４４は、データ保持器６４２で保持された値を積分器６３８に出力する。積分制御器６１４は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値としてセットするように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値とする。
セレクタ６４４に設定値ＳＶを入力しておき、この値を積分器６３８に設定するようにしてもよい。すなわち、積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、制御信号ＣＮ１に代えて、設定値ＳＶを選択するように指示する制御信号ＣＮ３をセレクタ６４４に出力してもよい。セレクタ６４４は、設定値ＳＶを選択し、積分器６３８に出力する。積分制御器６１４は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値としてセットするように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、セレクタ６４４から入力された値を新たな積分値とする。ここで、設定値ＳＶは、例えば、ピーク検波回路６２０の動作が安定すると予測される値である。なお、演算器６４０の外部から任意の設定値ＳＶが入力されるようにしてもよい。
不要周波数成分が検出されなくなった場合には、積分制御器６１４は、積分動作をするように指示する制御信号ＣＮ１を積分器６３８に出力する。積分器６３８は、制御信号ＣＮ１に従って、セレクタ１３６の出力の積分を行う。
積分制御器６１４は、不要周波数成分を検出した場合には、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくするように指示する制御信号ＧＡＪを出力してもよい。アタックゲイン発生器６３２は、制御信号ＧＡＪに従って、アタックゲインＡＧＰの絶対値を小さくする。
このように、第１変形例によると、光ディスク上の傷等に起因してＲＦ信号ＲＩに不要周波数成分が重畳されている場合であっても、積分値（ピーク信号ＰＫＥの値）が安定する。このため、ピーク検波回路６２０のＤＡＣ１２２、コンパレータ１２４、セレクタ１３６、及び積分器６３８が構成するフィードバックループを安定に動作させることができる。
なお、図６のピーク検波回路６２０と同様に、ボトム検波回路１６０が積分器６３８、データ保持器６４２、及びセレクタ６４４を有するようにし、ボトム検波回路１６０のアタックゲイン発生器１７２、積分器６３８、データ保持器６４２、及びセレクタ６４４が、制御信号ＧＡＪ、ＣＮ１、ＣＮ２、又はＣＮ３によってそれぞれピーク検波回路６２０と同様に制御されるようにしてもよい。
（第２変形例）
図８は、本発明の第２変形例によるピーク検波回路７２０の構成を示すブロック図である。図８のピーク検波回路７２０は、ＤＡ変換値調整器７４６と、ローパスフィルタ７４８とを更に有する点が、図１のピーク検波回路１２０とは異なっている。
図１のピーク検波回路１２０において、ＤＡＣ１２２は、積分器１３８から出力された積分値の全てのビットをＤＡ変換をしてもよいが、積分値の所定の上位ビットをＤＡ変換してもよい。例えば、ＤＡＣ１２２は、積分値の下位２ビットを除いた上位ビットをＤＡ変換してもよい。すると、ＤＡＣ１２２の回路構成を簡単にすることができ、ＤＡＣ１２２を低消費電力化かつ高速化することができる。
しかし、この場合、ＤＡ変換の精度が低くなるので、これに対処するためにＤＡ変換値調整器７４６は次のように動作する。ＤＡ変換値調整器７４６は、積分器１３８から出力された積分値のうちＤＡＣ１２２で変換されない下位ビットで表された数に応じた頻度で、積分値の上位ビット（ＤＡＣ１２２で変換されるビット）のうちの最下位ビットに１を加えてＤＡＣ１２２に出力する。
具体例を、積分器１３８から出力された積分値のビット数が５ビット、ＤＡＣ１２２の入力ビット数が３ビットである場合について説明する。積分器１３８から出力された積分値が“００１１１”であるとする。ＤＡＣ１２２で変換される上位３ビットのうちの最下位ビットが値１を表すとすると、積分値の下位２ビット“１１”は値３／４を表す。ＤＡ変換値調整器７４６は、積分値の下位２ビット“１１”で表された数に応じた頻度３／４で、積分値の上位ビット“００１”のうちの最下位ビットに１を加え、得られる“０１０”をＤＡＣ１２２に出力する。
つまり、ＤＡ変換値調整器７４６は、積分値“００１１１”が入力される場合には、“００１”、“０１０”、“０１０”、“０１０”を順に出力する。ＤＡＣ１２２は、これらの値を順にＤＡ変換してＬＰＦ７４８に出力する。ＬＰＦ７４８は、ＤＡＣ１２２で変換された信号を平滑化する。平滑化後の信号は、“００１”、“０１０”、“０１０”、“０１０”の平均値に対応する。ＬＰＦ７４８は、平滑化後の信号をコンパレータ１２４に出力する。ＬＰＦ７４８から出力されるアナログ信号は、５ビットの積分値“００１１１”に対応した値となり、積分値の情報を失うことなくアナログ信号に変換することが可能になる。
このように、第２変形例によると、ＬＰＦ７４８から出力されるアナログ信号の精度を、ＤＡＣ１２２の変換可能なビット数に対応する精度以上に高くすることができる。
なお、図６のピーク検波回路６２０と同様に、ボトム検波回路１６０がＤＡ変換値調整器７４６及びローパスフィルタ７４８を有するようにしてもよい。
ピーク検波回路１２０等によってピーク信号ＰＫＥを求め、ボトム検波回路１６０によってボトム信号ＢＴＥを求める場合について説明したが、ピーク信号ＰＫＥのみを求めるようにしてもよい。
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
以上説明したように、本発明のさまざまな実施形態は、入力信号から検出された包絡線の、入力信号に対する追従性を高くすることができるので、本発明は検波器等について有用である。
１１０ 包絡線検波回路
１１２ ゲイン制御器
１２０、６２０、７２０ ピーク検波回路
１２２、１６２ ＤＡコンバータ
１２４、１６４ コンパレータ
１３０、１７０、６３０ 包絡線発生器
１３２、１７２、６３２ アタックゲイン発生器
１３４、１７４ ドループゲイン発生器
１３６、１７６ セレクタ
１３８、１７８、６３８ 積分器
１６０ ボトム検波回路
１４０、１８０、６４０ 演算器
６１４ 積分制御器
７４６ ＤＡ変換値調整器
７４８ ローパスフィルタ

Claims (19)

  1. ターゲット信号を含む入力信号から出力信号を求めて出力する検波器であって、
    前記入力信号を前記出力信号と比較し、得られた比較結果を出力するコンパレータと、
    前記比較結果に応じて第１の値及び前記第１の値とは符号が反対の第２の値に重み付けをし、前記重み付けされた第１の値及び前記重み付けされた第２の値を積分し、積分値を前記出力信号として出力する包絡線発生器とを備え、
    前記包絡線発生器は、前記入力信号の振幅に応じて前記第１の値を出力する第１のゲイン発生器を有する
    検波器。
  2. 請求項１に記載の検波器において、
    前記第１のゲイン発生器は、前記入力信号の振幅が閾値より小さい場合には、前記第１の値の絶対値を小さくする
    検波器。
  3. 請求項１に記載の検波器において、
    前記包絡線発生器は、前記入力信号の振幅に応じた前記第２の値を出力する第２のゲイン発生器を更に備える
    検波器。
  4. 請求項３に記載の検波器において、
    前記第２のゲイン発生器は、前記入力信号の振幅が閾値より小さい場合には、前記第２の値の絶対値を小さくする
    検波器。
  5. 請求項４に記載の検波器において、
    前記第２の値と前記第１の値との比は一定である
    検波器。
  6. 請求項１に記載の検波器において、
    前記入力信号の振幅に応じたゲイン制御信号を生成するゲイン制御器を更に備え、
    前記第１のゲイン発生器は、前記ゲイン制御信号に応じて前記第１の値を出力する
    ことを特徴とする検波器。
  7. 請求項６に記載の検波器において、
    前記ゲイン制御器は、前記積分値を用いて前記入力信号の振幅の検出を行う
    検波器。
  8. 請求項１に記載の検波器において、
    前記入力信号と前記積分値との間の差が所定の基準値以上であるか否かを判定し、前記差が所定の基準値以上であると判定した場合には、前記第１の値の絶対値を大きくするように前記第１のゲイン発生器を制御するゲイン制御器を更に備える
    検波器。
  9. 請求項１に記載の検波器において、
    前記入力信号から前記ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分である不要周波数成分を検出し、検出結果を示す制御信号を生成する積分制御器を更に備え、
    前記包絡線発生器は、前記不要周波数成分が検出されたことを前記制御信号が示している場合には、前記積分値の絶対値の増加を抑える
    検波器。
  10. 請求項９に記載の検波器において、
    前記包絡線発生器は、前記積分値を求める演算器を更に有し、
    前記演算器は、前記不要周波数成分が検出されたことを前記制御信号が示している場合には、前記積分値を保持する
    検波器。
  11. 請求項９に記載の検波器において、
    前記包絡線発生器は、前記積分値を求める演算器を更に有し、
    前記演算器は、前記不要周波数成分が検出されたことを前記制御信号が示している場合には、設定値を前記積分値の新たな値として用いる
    検波器。
  12. 請求項９に記載の検波器において、
    前記第１のゲイン発生器は、前記不要周波数成分が検出されたことを前記制御信号が示している場合には、前記第１の値の絶対値を小さくする
    検波器。
  13. 請求項１に記載の検波器において、
    前記積分値の所定の上位ビットをＤＡ（Digital-to-Analog）変換するＤＡコンバータを更に備え、
    前記コンパレータは、前記入力信号と前記ＤＡコンバータで変換された信号とを比較する
    検波器。
  14. 請求項１３に記載の検波器において、
    前記積分値のうち前記ＤＡコンバータで変換されない下位ビットで表された数に応じた頻度で、前記積分値の前記所定の上位ビットのうちの最下位ビットに１を加えて前記ＤＡコンバータに出力するＤＡ変換値調整器と、
    前記ＤＡコンバータで変換された信号を平滑化して前記コンパレータに出力するローパスフィルタとを更に備える
    検波器。
  15. 請求項１に記載の検波器において、
    前記入力信号は、光ピックアップから出力されたＲＦ（Radio Frequency）信号である
    検波器。
  16. ターゲット信号を含む入力信号から出力信号を求める検波方法であって、
    前記入力信号を前記出力信号と比較し、
    得られた比較結果に応じて第１の値及び前記第１の値とは符号が反対の第２の値に重み付けをし、前記重み付けされた第１の値及び前記重み付けされた第２の値を積分し、積分値を前記出力信号として出力し、
    前記入力信号から前記ターゲット信号の周波数成分以外の周波数成分である不要周波数成分を検出し、
    前記不要周波数成分が検出された場合には、前記積分値の絶対値の増加を抑える
    検波方法。
  17. 請求項１６に記載の検波方法において、
    前記不要周波数成分が検出された場合には、前記積分値を保持する
    検波方法。
  18. 請求項１６に記載の検波方法において、
    前記不要周波数成分が検出された場合には、設定値を前記積分値の新たな値として用いる
    検波方法。
  19. 請求項１６に記載の検波方法において、
    前記不要周波数成分が検出された場合には、前記第１の値の絶対値を小さくする
    検波方法。
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