JP2006338716A - Ｐｌｌ回路及びこれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シークによりチャネル周波数が切り替わる場合や直前に未記録領域が存在する場合でも、高密度記録されたデータ記録領域を先頭から誤りなく再生することの可能な、光ディスク装置を実現する。
【解決手段】 ＦＭ復調器（図１の６）により第２の信号の周波数を連続検出（Ｆｗｂｌ）し、第１の信号を入力とするＰＬＬ回路（図１の５）内の局所発振器（図１の５３）の制御入力として、ループフィルタ（図１の５２）出力（ΔＦ）と（Ｆｗｂｌ）を加算したものを用いる。常に周波数情報の得られる第２の信号により局所発振器（図１の５３）の中心周波数を制御することで、短時間の位相引込みを実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク等に利用されるＰＬＬ（Phase-Locked Loop：位相同期ループ）回路に対して、特にチャネル周波数の切り替わりや直前に未記録領域が存在する場合でも、先頭記録領域から誤りなく再生するための高速引込みと安定性を備えたＰＬＬ回路に関する。

近年、半導体プロセス技術の進歩、インターネット技術の進歩及びデータ通信容量の拡大などにより、個人で膨大なデータを扱う場面が増えてきた。これに伴い、光ディスク装置及びハードディスク装置等のデータストレージ装置が普及している。光ディスク装置は、ハードディスク装置に比べて、可換媒体という利点がある反面、記録再生に関する制約が多くなる。以下に、光ディスク装置の記録再生方法に関して述べる。

一般に光ディスク装置は、回転するディスク媒体に対して、媒体面に集光するレーザースポットが半径方向及び鉛直方向に正確に追従可能なサーボ機構を備えたピックアップを具備し、ディスク上の案内溝（グルーブトラック）を走査する。鉛直方向の制御をフォーカシングサーボ、半径方向の制御をトラッキングサーボと呼ぶ。

記録時にレーザービームの光強度を上げることで媒体面上に集光された微小スポット領域の温度を上げ、これにより物理的変化（相変化、磁区反転など）を起こすことで微小マークを形成する。再生時には物理変化を起こさない程度の光強度のビームを照射し、反射光量の変化等をフォトディテクタにより検出する。この検出信号を、再生ＲＦ（Radio Frequency）信号と呼ぶ。

再生ＲＦ信号から情報を検出するためには、同期クロック抽出のためＰＬＬ回路が必要である。図４に、一般的なＰＬＬの開ループ特性が示されている。通常、再生ＲＦ信号だけから位相同期情報を生成するＰＬＬ回路では、ディスク偏芯を圧縮するため、偏芯周波数ｆａに対してＡ１以上のゲインとなるように、そのループ特性が設定される。ループ帯域を高周波側に移動することによって、偏芯に対する圧縮率が増加する。そうすると、逆にＰＬＬを通過するノイズ帯域が増えるために、クロックジッタという形で同期クロックの精度を悪化させてしまう。ＰＬＬを低ゲインにすることで、ノイズに対する影響は改善するものの、偏芯周波数に対する圧縮ゲインがＡ２となることにより、偏芯量が大きなディスクを再生する場合に位相ずれが発生してしまい再生性能が劣化してしまう。図５は、一般的なＰＬＬにおいて位相誤差を時間軸上で示したものである。この図から明らかなように、高ゲイン時には偏芯による変動を圧縮できるが、低ゲイン時には圧縮効果が少なくなる。

一方、情報を記録する場合、ディスク上の幾何学的な位置（物理アドレス）を特定し、その場所に正確な長さの情報マークを記録する必要がある。これは、主に記録情報の連続性確保、アクセス性向上、記録済み領域の上書き回避等の理由による。物理アドレス情報の埋め込み方には、情報トラック上にプリピットで形成する方法と、グルーブトラックを変調しこの中に情報を埋め込む方法との２種類がある。

光磁気ディスクやＤＶＤ−ＲＡＭでは、情報トラック上に予めＰＬＬ用に単一周波数から成るＶＦＯ領域とそれに続く物理アドレス情報を埋め込んだプリピットとを形成しておき、この情報を再生することで位置を特定する。このプリピット領域は、プリピットヘッダと呼ばれ、各セクタの先頭に形成される。この領域には、ユーザー情報を記録することはできない。

ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷでは、記録後のディスクをＲＯＭドライブで再生する必要があるため、情報トラック上に形成されたプリピットを利用することができない。そこで、グルーブトラックのカッティング時に半径方向にウォブリングした、ウォブル（Wobble）トラック方式のディスクが用いられる。ＣＤではウォブリングの周波数変調により、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷでは位相変調により、それぞれアドレス情報を埋め込まれる。ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷでは、アドレス情報を埋め込んだランドプリピットと呼ばれるプリプットを、ウォブリング位相に同期してグループトラックと隣接するグルーブトラックの間の領域（ランド領域）上に分散配置する。

ウォブリング周波数は、トラッキングサーボの追従帯域より高域でかつ再生ＲＦ信号に影響を与えない低域周波数にする必要があり、ＣＤではＲＦチャネルの１９２分の１、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＡＭではＲＦチャネル周波数の１８６分の１、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷでは３２分の１がそれぞれ選択されている。ウォブリングは、ディスクからの反射光を半径方向に２分割したフォトディテクタ出力の差から検出できる。この検出信号を以降「ウォブル信号」と呼ぶ。ウォブル信号は、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が低いが、バンド幅が比較的狭く、常に位相情報が得られるため、ＰＬＬにより安定なチャネルクロックを生成することができる。したがって、変調ウォブル信号の検波又はランドプリピットの再生により物理位置を特定し、かつ、このウォブルＰＬＬクロックに同期して情報を記録することにより、ディスク上の任意領域に正しい長さの情報を記録することが可能となる。したがって、再生ＲＦ信号のチャネル周波数とウォブル信号の基本周波数との比は、ディスク回転数が変化したとしても一定となる。

ディスクの回転制御方法にも主に２種類の方式が存在する。最も簡便なのがウォブル信号の周波数が一定になるようにスピンドル回転数を制御するＣＬＶ（Constant Linear Velocity）制御方式である。しかし、ＣＬＶ制御の場合、内周と外周でスピンドル回転数が約２．４倍変化するため、ランダムアクセス時にスピンドル制御の待ち時間がかかる点と、これにより多くの電力が消費される点とが課題である。このため、ＣＡＶ（Constant Angular Velocity）制御方式を用いる装置が増えてきている。この方式では、スピンドルを常に一定速度で回転させるため、回転の待ち時間が‘０’となる。一方、半径に依存して線速度が変化することになるため、半径に対する記録パワー制御が必要となる。また、広いキャプチャレンジを持つウォブルＰＬＬと再生ＲＦ信号用ＰＬＬとが必要となる。

ところで、ＤＶＤ−ＲＡＭでは、光磁気ディスクのランダムアクセス性を踏襲してプリピットヘッダを採用しており、未記録領域に続く記録領域が存在する。すなわち、未記録領域で再生ＰＬＬが外れた後、記録領域先頭から直ぐにＰＬＬ引込みを完了させてデータ再生が要求される。未記録領域において再生ＰＬＬ内の位相比較器出力は平均的に‘０’が期待できるが、場合によっては局所発振器周波数がずれてしまう可能性がある。記録領域先頭のＶＦＯ領域で位相引込みを完了させる必要があるが、未記録領域において周波数が大きくずれてしまうと、位相引込みが完了しない場合が考えられる。これにより、記録領域先頭でデータ検出誤りを起こす可能性がある。他の光ディスク媒体では、領域途中に未記録領域がないように処理されるため、このような問題は発生しない。

上記の問題を解決するための一手法が、特許文献１に開示されている。主にＤＶＤ−ＲＡＭの同期を補助するためのものであり、この方式では、再生ＲＦ信号の同期クロック生成用の再生ＰＬＬ入力段に選択スイッチを設け、再生ＲＦ信号か又はウォブル同期クロックかのいずれかを入力できるようにし、ＲＦ信号が検出されない時にウォブル同期クロックを選択する。これにより、再生ＲＦ信号が検出されない場合でも、再生ＲＦ同期クロックの発振周波数が大きく外れることがないように維持させることが可能である。

しかし、ディフェクト等による再生ＲＦ信号有無の誤判定を防止するために遅れが生じてしまい、この遅れにより等価的にＶＦＯを短くしてしまうという問題点がある。この問題点を回避するための技術が、特許文献２に開示されている。図６にその構成図を示してある。

このチャネルクロック再生システム１００は、光ディスク１１に記録されている記録信号を読み出す光ピックアップ１２、ＲＦアンプ１４、バンドパスフィルタ１７、ウォブルＰＬＬブロック１６及びデータＰＬＬブロック１５から構成されている。ウォブルＰＬＬブロック１６は、位相比較器１６１、ループフィルタ１６２、電圧制御発振器１６３及び１／１８６の分周器１６３から構成されている。データＰＬＬブロック１５は、位相比較器１５５，１５６、信号加算器１５４、ループフィルタ１５２及び電圧制御発振器１５３から構成されている。

光ディスク１１に記録されている記録信号は、光ピックアップ１２を介して読み出される。なお、ディスク回転制御や光ピックアップ・サーボについては説明を省略する。光ピックアップ１２の出力信号は、ＲＦアンプ１４に入力される。ＲＦアンプ１４は、所定の処理により再生ＲＦ信号とウォブル信号とを出力する。

再生ＲＦ信号は位相比較器１５５に入力される。一方、ウォブル信号は、バンドパスフィルタ１７によりヘッダ領域信号や低域の揺らぎ成分などが除去されて、ウォブルＰＬＬブロック１６に入力される。ウォブルＰＬＬブロック１６の位相比較器１６１は、ウォブル信号と電圧制御発振器１６３の出力信号であるウォブル逓倍クロック信号の分周器１１６４による１８６分周信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する。位相比較器１６１は、ウォブル信号の位相がウォブル逓倍クロック信号の１８６分周信号の位相に対して進んでいる場合、電圧制御発振器１６３の出力信号の周波数が高くなるような極性を持つ位相誤差信号を出力する。位相誤差信号はループフィルタ１６２に入力される。ループフィルタ８の出力信号は、ＶＣＯ制御電圧として電圧制御発振器１６３に入力される。電圧制御発振器１６３は、入力されるＶＣＯ制御電圧に応じた周波数を持つウォブル逓倍クロック信号を出力する。このウォブル逓倍クロック信号は定常状態においてウォブル周波数の１８６倍の周波数を持ち、これはヘッダデータを含めた再生信号の再生レートに相当する周波数である。ウォブルＰＬＬブロック１６で生成されたウォブル逓倍クロック信号は、位相比較器１５５，１５６に入力される。

位相比較器１５５は、ＲＦ信号とウォブル逓倍クロック信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する。この位相比較器１５５は、ＲＦ信号の位相がウォブル逓倍クロック信号の位相に対して進んでいる場合、電圧制御発振器１５３の出力信号の周波数が高くなるような極性を持つ位相誤差信号を出力する。一方、位相比較器１５６は、ウォブル逓倍クロック信号とチャネルクロック信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する。この位相比較器１５６は、ウォブル逓倍クロック信号の位相がチャネルクロック信号の位相に対して進んでいる場合、電圧制御発振器１５３の出力信号の周波数が高くなるような極性を持つ位相誤差信号を出力する。

位相比較器１５５の出力である位相誤差信号と位相比較器１５６の出力である位相誤差信号とは、信号加算器１５４において所定比率にて加算される。信号加算器１５４の出力信号はループフィルタ１５２に入力される。ループフィルタ１５２の出力信号は、ＶＣＯ制御電圧として電圧制御発振器１５３に入力される。電圧制御発振器１５３は、入力されるＶＣＯ制御電圧に応じた周波数を持つクロック信号を出力する。このクロック信号はチャネルクロック信号として出力される。

この技術では、選択スイッチの替わりに、再生ＲＦ信号とウォブル同期クロックとの位相比較器１５５の出力と、ウォブル同期クロックとＶＣＯ１５３との位相比較器１５６の出力と、を加算する手法をとる。

そして、ＲＦ信号の位相をφｒ、ウォブル同期クロックの位相をφｗ、ＲＦ同期クロックの位相をφｐとすると、加算後の位相誤差φは、
φ ＝ Ｋ１（φｒ−φｗ）＋Ｋ２（φｗ−φｐ）
となり、更に、Ｋ１＝Ｋ２に補正した場合、φはφｗと無関係になり、
φ ＝ Ｋ１（φｒ−φｐ）
となる。ＰＬＬによりφ＝０となるように制御されるので、φｐはφｒに一致する。しかも、切り替えスイッチは不要となり、ＲＦ信号有無の判定ミスによる不具合は発生しない。

特開２００２−２９８３６７公報 特開２００１−５２４５０公報

ところで、情報記録後のウォブル信号は再生ＲＦ信号の干渉を受け、そのＳＮＲは非常に低下する。したがって、このようなウォブル信号から再生チャネルクロックを生成しても位相までは合わせることは困難であり、チャネルクロックに対して数チャネルクロック程度の誤差を含むことになる。この最大ずれ量をＮチャネルクロックとする。その場合、ＲＦ同期クロックが正しくＲＦ信号に同期している場合でも、位相比較器１５５の出力は２Ｎπの位相誤差を出力しなければならない。通常の再生ＲＦ信号は、多くの周波数成分を含み、低ＳＮＲである場合が多い。このような信号から２π以上の位相誤差情報を安定かつ正確に生成することは、位相周波数比較器を用いても困難である。したがって、特許文献２で開示された技術は、ウォブル信号とＲＦ信号との位相差が十分小さな場合にのみ有効であり、実際の光ディスク装置では適用が困難である。

また、次世代光ディスク規格であるＨＤ ＤＶＤ−ＲＷ（High Definition DVD-Rewritable）は、ＤＶＤに比べて再生ＲＦ信号の分解能が低くＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）検出することを前提としている。したがって、その再生信号から得られる位相誤差情報のＳＮＲがより低下する。ＨＤ ＤＶＤ−ＲＷは、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷと同様に位相変調されたウォブル信号のみでプリピットヘッダが存在しないが、ＤＶＤ−ＲＡＭ同様のランダムアクセスが要求される。すなわち、未記録部に続く記録部を、その先頭から正しく再生する必要がある。ＤＶＤ−ＲＡＭでは記録部先頭にあるＶＦＯ領域の他に記録部ＶＦＯの直前のプリピットヘッダ内にもＶＦＯ領域が存在するが、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＷでは記録部先頭にＶＦＯ領域が７１Ｂ存在するだけである。このため、大きく周波数がずれてしまった場合には、周波数引込みすらできない可能性がある。また、位相誤差情報が低ＳＮＲであることも関係し、プリピットを有するＤＶＤ−ＲＡＭ以上に短時間のＰＬＬ位相同期が大きな課題となる。ＣＡＶ動作では、内外周でチャネル周波数は１００％から２４０％まで変わるため、先頭ブロックの再生が更に困難となる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、シークによりチャネル周波数が切り替わる場合や直前に未記録領域が存在する場合でも、高密度記録されたデータ記録領域を先頭から誤りなく再生することの可能な、高速引込みと安定性を兼ね備えたＰＬＬを実現することにある。そこで、本発明の目的は、チャネル周波数が切り替わる場合や直前に未記録領域が存在する場合でも、データ再生ＰＬＬの高速同期及び安定性を確保する高スループットかつ信頼性の高い装置を提供することにある。

本発明に係るＰＬＬ回路は、光ディスク媒体から読み出されたＲＦ信号を入力し、このＲＦ信号に位相が同期するクロック信号を生成するＰＬＬと、前記ＲＦ信号と同時に前記光ディスク媒体から読み出されたウォブル信号を入力し、このウォブル信号の周波数に対応する周波数信号を出力するＦＭ復調器とを備えたものである。そして、前記ＰＬＬは、前記ＦＭ復調器から出力された周波数信号に基づき、前記クロック信号の中心となる周波数を設定する。

特許文献２の技術ではウォブル信号の位相を利用しているのに対して、本発明ではウォブル信号の周波数を利用している。前述したように、ウォブル信号の位相には少なくない誤差が含まれる。これに比べて、ウォブル信号とＲＦ信号との周波数比は非常に正確である。したがって、ＲＦ信号が途絶えたとき又はＲＦ信号の線速度が変わったときでも、ウォブル信号によって正確にＲＦ信号の周波数を追従することにより、ＲＦ信号が入力されると直ちに位相同期を完了させることができる。

例えば、前記周波数信号は、前記ウォブル信号の周波数に対応する電圧値であり、前記ＰＬＬは、制御電圧によって前記クロック信号の周波数を変化させる電圧制御発振器を有し、前記制御電圧は、前記周波数信号の電圧値と、前記ＲＦ信号と前記クロック信号との位相差に対応する電圧値と、の和である。このとき、電圧制御発振器は、ウォブル信号の周波数に対応する周波数に一致し、かつＲＦ信号の位相に一致したクロック信号を出力するように動作する。

換言すると、本発明に係る光ディスク装置は、ＦＭ復調器（図１の６）によりウォブル信号の周波数を連続検出する。再生ＲＦ信号を入力とするＰＬＬ回路（図１の５）内の局所発振器（図１の５３）の制御入力として、ループフィルタ（図１の５２）出力（ΔＦ）とウォブル信号周波数に相当するＦＭ復調器出力（Ｆｗｂｌ）とを加算したものを用いる。これにより、ＰＬＬ回路（図１の５）は、ウォブル周波数相当信号（Ｆｗｂｌ）と再生ＲＦ信号のチャネル周波数との誤差をキャンセルするように動作する。このＰＬＬクロックに同期して、再生ＲＦ信号から再生データを検出する。

ウォブル信号及び再生ＲＦ信号は、線速度が変化しても、それらの周波数比は一定で変化しない。再生ＲＦ信号は場合によって信号が得られないことがあるが、ウォブル信号からは常に位相情報を検出することが可能である。したがって、ウォブル信号を利用すると、再生ＲＦ信号が得られない場合でも、再生ＲＦ信号の周波数を高精度かつ広い周波数レンジで検出することができる。このウォブル信号周波数に相当するＦＭ復調器出力信号を、再生ＲＦ用ＰＬＬの局所発振器周波数に周波数オフセットとして加えることで、ほぼチャネル周波数に一致させることができる。ただし、周波数に相当する検出信号には数チャネルクロック程度の誤差を含んでしまうので、これを補正するために再生ＲＦ信号を用いる。したがって、再生ＲＦ信号のみから位相同期信号を生成する場合に比べて、高速かつ安定にタイミングを生成することができる。よって、シーク後又は未記録部に続く記録部の位相同期確立が短時間で実現可能となる。

また、本発明は、次の（１）〜（９）のように構成することもできる。

（１）．第１の信号から同期タイミングを生成するＰＬＬ回路において、前記第１の信号のチャネル周波数と周波数比一定かつほぼ連続して周波数情報が得られる第２の信号が与えられ、前記第２の信号を入力とするＦＭ復調器を有し、前記ＦＭ復調器出力によって前記ＰＬＬの動作中心周波数を設定することを特徴とするＰＬＬ回路。

（２）．前記ＰＬＬ内の局所発振器制御入力にリミッタを設け、前記ＦＭ復調器出力を基準に前記同期タイミング周波数の上下限を限定することを特徴とする上記（１）記載のＰＬＬ回路。

（３）．前記ＦＭ復調器として第２のＰＬＬにより構成することを特徴とする上記（１）又は（２）記載のＰＬＬ回路。

（４）．ディスク状記録媒体に同心円状又はスパイラル状のトラックが形成され、前記トラックがトラック横方向に概ね一定の周期を持った微小な正弦波状に蛇行しており、前記トラック上に記録情報が前記トラック蛇行に同期して形成された光ディスク媒体において、回転中の前記光ディスク媒体から前記記録情報を読み出すピックアップ手段と、前記ピックアップ手段の読み取り位置を制御するサーボ機構と、前記ピックアップから得られる記録マーク／スペース列の反射光検出信号であるＲＦ信号から記録情報を検出する手段と、前記ピックアップから得られる前記トラック蛇行による変化検出信号であるウォブル信号を入力とするＦＭ復調器と、前記ＲＦ信号から同期タイミングを生成するＰＬＬ回路によって構成し、前記ＰＬＬ回路は前記ＦＭ復調器出力によって前記ＰＬＬの動作中心周波数を設定し、前記ＰＬＬの同期タイミングにより前記記録情報検出手段を動作させることを特徴とする光ディスク装置。

（５）．前記ＰＬＬ内の局所発振器制御入力にリミッタを設け、前記ＦＭ復調器出力を基準に前記同期タイミング周波数の上下限を限定することを特徴とする上記（４）記載の光ディスク装置。

（６）．前記ＦＭ復調器として第２のＰＬＬにより構成することを特徴とする上記（４）又は（５）記載の光ディスク装置。

（７）．ある固定長の再生ブロックが連続しかつ前記再生ブロックの特定位置に単一周波数信号が挿入されている前記ＲＦ信号と、前記再生ブロックを識別するアドレス情報が埋め込まれた前記ウォブル信号に対して、前記ウォブル信号から前記アドレス情報を検出する手段と、前記アドレス情報から前記ＲＦ信号に含まれる前記単一周波数領域を推定する手段と、前記単一周波数領域推定手段により検出された期間だけ前記ＰＬＬゲインを上げる手段を有することを特徴とする、上記（４）乃至（６）のいずれかに記載の光ディスク装置。

（８）．ディスク状記録媒体に同心円状又はスパイラル状のトラックに対して、前記トラック上に等間隔でプリピットが配置され、前記トラック上のプリピット以外の領域に記録情報が線密度一定で形成された光ディスク媒体において、回転中の前記光ディスク媒体から前記記録情報を読み出すピックアップ手段と、前記ピックアップ手段の読み取り位置を制御するサーボ機構と、前記ピックアップから得られる記録マーク／スペース列の反射光検出信号であるＲＦ信号から記録情報を検出する手段と、前記ピックアップから得られるプリピット再生信号を入力とするＦＭ復調器と、前記ＲＦ信号から同期タイミングを生成するＰＬＬ回路によって構成し、前記ＰＬＬ回路は前記ＦＭ復調器出力によって前記ＰＬＬの動作中心周波数を設定し、前記ＰＬＬの同期タイミングにより前記記録情報検出手段を動作させることを特徴とする光ディスク装置。

（９）．前記ＰＬＬ内の局所発振器制御入力にリミッタを設け、前記ＦＭ復調器出力を基準に前記同期タイミング周波数の上下限を限定することを特徴とする上記（８）記載の光ディスク装置。

本発明によれば、再生時のスループットを向上させることが可能である（第１の効果）。その理由は、再生ＲＦ信号が途絶えるか又は線速度が変わっても、ウォブル信号によって周波数追従が可能であるので、再生ＲＦ信号が入力されると直ぐに位相同期を完了させることが可能なためである。また、本発明によれば、再生性能を向上させることができる（第２の効果）。その理由は、再生ＲＦ信号に含まれる偏芯による周波数変動をウォブル信号を用いて圧縮することができるため、再生ＰＬＬのループゲインを低くすることが可能なためである。

次に、本発明を実施するための最良の第１実施形態について、図１を参照しながら説明する。ＣＤ−Ｒ／ＲＷやＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＡＭ等と同様に、スパイラル状又は同心円状にグルーブトラックを形成したディスク媒体１に、情報の記録再生を行う光ディスク装置１０を前提とする。そのグルーブトラックは、半径方向に一定振幅かつ記録ピットの整数倍となるような周期でウォブリングさせて形成する。物理アドレス情報によりウォブリング位相又は周波数を変調してもよい。ディスク媒体１は、図示していないスピンドルモータにより回転制御が行われる。

レーザーダイオード、光学素子、対物レンズ等の駆動系から構成されるピックアップ２により、ディスク媒体１のグルーブトラックに集光ビームスポットを追従させる。ピックアップ２がディスク媒体１との鉛直方向及び半径方向の位置ずれをディスク媒体１からの反射光により検出し、アクチュエータサーボ３が対物レンズの駆動アクチュエータを制御することで、ディスク面ぶれ及びディスク偏芯にも正確に追従する。

ディスク媒体１からの反射光はピックアップ２内のフォトディテクタで受光し、微弱な受光信号をＲＦアンプ４により増幅する。半径方向に２分割したディテクタ出力の差信号であるウォブル信号は、グルーブトラックの半径方向の変動を振幅情報として出力することができる。ユーザー情報は、トラック内に微小マーク列として記録される。このとき、ウォブル信号をＮ逓倍した記録クロックに同期して記録が行われる。Ｎは３２から１９２までの整数であり、記録メディアの種類により一意に決まる。ユーザー情報を含む再生ＲＦ信号は、分割ディテクタ出力の和として取り出すこと可能であり、再生ＲＦ信号のチャネルクロックとウォブル信号との周波数比は一定となる。

ウォブル信号の帯域は比較的狭いので、ＢＰＦ（Band Pass Filter）７によって帯域を制限することでＳＮＲを稼ぐことができる。ＢＰＦ７の出力からウォブル信号の周波数を連続して検出するＦＭ復調器６として、ＰＬＬを用いる。再生ＲＦ信号用のＰＬＬ５と区別するために、以降、ＲＦ−ＰＬＬ５及びウォブルＰＬＬ６と呼ぶこととする。すなわち、ＢＰＦ７の出力信号と分周器６４の出力信号との位相差を位相比較器６１により検出し、ループフィルタ６２を通して局所発振器６３の発振周波数を制御する。局所発信器６３の出力信号は、分周器６４を通して位相比較器６１にフィードバックする。これにより、位相比較器６１の出力信号が‘０’に近づくように周波数制御がなされる。

局所発振器６３の出力信号を別に逓倍する機能があれば、分周器６４は必ずしも必要ない（すなわちＮ＝１）。また、ＢＰＦ７と位相比較器６１との間に、コンパレータを追加しても良い。ウォブル信号のＳＮＲが十分高ければ、ＢＰＦ７を通さなくても良い。ウォブルＰＬＬ６がロックしていれば、ウォブル信号周波数と局所発振器６３の制御入力（Ｆｗｂｌ）とは一対一に対応する。すなわち、このウォブルＰＬＬ６はウォブル信号のＦＭ復調器として動作する。ウォブル信号をＡ／Ｄ変換器で取り込み、デジタル回路でループを構成しても良い。このＦＭ復調器は、例えば、ウォブル信号の波数を計測する構成でも良い。また、ＦＭ復調器の入力信号は、ウォブル信号ではなく、例えばＤＶＤ−ＲＡＭのプリピットヘッダのような信号でもよく、この場合はプリピットヘッダ間隔を計測しても良く、又はプリピットヘッダ内のＶＦＯ周波数を検出しても良い。プリピット情報を用いる場合には、ウォブリングなしの案内溝でもかまわない。

再生ＲＦ信号と局所発振器５３の出力信号との位相差を、位相比較器５１により生成する。位相比較器５１の出力信号は、ループフィルタ５２を通してフィルタリングされΔＦとして出力される。この出力信号ΔＦと周波数検出器としてのウォブルＰＬＬ６の出力信号Ｆｗｂｌとを加算後に、局所発振器５３を制御する。これにより、局所発振器５３は中心周波数Ｆｗｂｌで発振しながら再生ＲＦ信号に位相同期する。

局所発振器５３と局所発振器６３との感度が異なる場合には、中心周波数Ｆｗｂｌに定数を乗算して補正しても良い。再生ＲＦ信号と位相比較器５１との間に、コンパレータを追加しても良い。再生ＲＦ信号が得られない場合に周波数が大きくずれないように、ΔＦに上下限のリミッタを設けても良い。再生ＲＦ信号をＡ／Ｄ変換器で取り込み、デジタル回路にてＰＬＬを構成してもよい。

抽出した同期タイミング毎に、再生ＲＦ信号をパルス化手段８により２値化して再生データを検出する。その後、図示していない復調回路等によってＥＣＣ（Error Correction Code）訂正等を行い、情報を取り出す。パルス化手段８はＰＲＭＬ検出器で置き換えても良い。

ＨＤ ＤＶＤ−ＲＷのようにユーザー情報の前に位相同期用ＶＦＯ領域を付加したディスクフォーマットであり、かつ物理アドレス情報がウォブル信号から読み出せる場合、ウォブル信号からアドレス情報を検出する検出器を設け、これにより再生ＲＦ信号上のＶＦＯ領域を推定し、このＶＦＯ期間だけＲＦ−ＰＬＬ５のループゲインを上げる手段を設けても良い。この場合、位相引き込み時間の更なる短縮を見込むことができる。

本発明に係る光ディスク装置の第２実施形態を示す構成図を図２に示す。第1の信号から同期タイミングを生成するＲＦ−ＰＬＬ５は、局所発振器５３の出力信号と第1の信号との位相ずれを位相比較器５１により検出し、ループフィルタ５２によりフィルタリング後、局所発振器５３の周波数を制御する。ここで、第１の信号のチャネル周波数と周波数比が一定の第２の信号が与えられるものとする。この第２の信号は、ＦＭ復調器６に入力されて第２の信号の周波数に相当する情報（Ｆｗｂｌ）を生成する。ループフィルタ５２の出力（ΔＦ）とＦｗｂｌとは加算器５４により加算される。局所発振器５３の中心周波数はＦｗｂｌによって決定され、誤差分はΔＦによって吸収される。この構成は、第１実施形態の中のＰＬＬ回路に相当し、ＦＭ復調器６の構成例（ウォブルＰＬＬ６）等、既述した構成例はそのまま第２実施形態であるＰＬＬ回路にも適応できる。

次に、第一及び第二実施形態の光ディスク装置の動作に関して、図を参照しながら説明する。

図３は、ＣＡＶ制御でディスク内周を再生した後、外周にシークした場合の動作を示したものである。シーク直前までは、再生ＲＦ信号にＰＬＬが追従している。シーク後、線速度が大きく変わり、図では未記録領域が続く。チャネル周波数が変化した場合、再生ＲＦ信号だけから位相同期を確立するためには長い時間がかかる。これは、再生ＲＦ信号の周波数帯域が比較的広いことにも起因する。また未記録領域が続く場合にはその分だけ同期に時間がかかることとなる。

ウォブル信号はディフェクト等を除きほぼ連続して情報が得られ帯域も比較的狭いこともあり、ウォブルＰＬＬ６は周波数が変わっても短時間で位相同期が完了する。したがって、ウォブル周波数に相応する信号Ｆｗｂｌも短時間で収束する。Ｆｗｂｌとループフィルタ５２の出力信号ΔＦとを加算後に、局所発振器５３の周波数を制御することで、平均的にはＦｗｂｌに相当する周波数で発振しながら、再生ＲＦ信号チャネルクロック周波数との誤差分をΔＦが補正するように動作する。したがって、線速度（チャネル周波数）が切り替わっても、又は未記録領域が存在しても、再生ＰＬＬの発振周波数は本来の再生チャネル周波数に近づけることが可能である。周波数ずれが近いほど、引き込みに要する時間は短くなるため、すぐに再生ＲＦデータに位相同期することができる。

本発明では、短時間の位相同期を実現できることの他に、もう一つ利点がある。すなわち、ＰＬＬで構成した周波数検出器（ウォブルＰＬＬ６）によりディスク偏芯による周波数ずれを連続的に検出できるので、ＲＦ−ＰＬＬ５のループゲインを高くせずとも偏芯を圧縮することができる。したがって、ループ特性を低ゲインにすることが可能となり、クロックジッタを圧縮できるため再生情報の信頼性向上につながる。

本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスク装置に利用可能であり、特に高密度記録された光ディスク装置のＣＡＶ再生に好適である。

本発明における第１実施形態を示すブロック図である。 本発明における第２実施形態を示すブロック図である。 本発明の動作を説明するタイミング図である。 ＰＬＬの開ループ特性図である。 ＰＬＬゲインによる位相誤差圧縮特性図である。 従来技術を用いたＰＬＬ装置のブロック図である。

符号の説明

１ ディスク媒体
２ ピックアップ
３ アクチュエータサーボ
４ ＲＦアンプ
５ ＲＦ−ＰＬＬ
６ ウォブルＰＬＬ（ＦＭ復調器）
７ バンドパスフィルタ
８ パルス化手段
５１，６１ 位相比較器
５２，６２ ループフィルタ
５３，６３ 局所発振器
５４ 加算器
６４ 分周器

Claims (11)

1. 光ディスク媒体から読み出されたＲＦ信号に位相が同期するクロック信号を生成するＰＬＬを備えたＰＬＬ回路において、
   前記ＲＦ信号と同時に前記光ディスク媒体から読み出されたウォブル信号を入力し、このウォブル信号の周波数に対応する周波数信号を出力するＦＭ復調器を更に備え、
   前記ＰＬＬは、前記ＦＭ復調器から出力された周波数信号に基づき、前記クロック信号の中心となる周波数を設定する、
   ことを特徴とするＰＬＬ回路。
2. 前記周波数信号は、前記ウォブル信号の周波数に対応する電圧値であり、
   前記ＰＬＬは、制御電圧によって前記クロック信号の周波数を変化させる電圧制御発振器を有し、
   前記制御電圧は、前記周波数信号の電圧値と、前記ＲＦ信号と前記クロック信号との位相差に対応する電圧値と、の和である、
   請求項１記載のＰＬＬ回路。
   
3. 第１の信号から同期タイミングを生成するＰＬＬを備えたＰＬＬ回路において、
   前記第１の信号のチャネル周波数と周波数比が一定でありかつほぼ連続して周波数情報が得られる第２の信号を入力するＦＭ復調器を更に備え、
   前記ＰＬＬは、前記ＦＭ復調器の出力信号に基づいて当該ＰＬＬの動作中心周波数を設定する、
   ことを特徴とするＰＬＬ回路。
4. 前記ＰＬＬ内の局所発振器の制御入力側に、前記ＦＭ復調器の出力信号を基準に前記同期タイミングの周波数の上限及び下限を設定するリミッタを設けた、
   ことを特徴とする請求項３記載のＰＬＬ回路。
5. 前記ＰＬＬを第１のＰＬＬとしたとき、
   前記ＦＭ復調器が第２のＰＬＬから成る、
   ことを特徴とする請求項３又は４記載のＰＬＬ回路。
   
6. ディスク状記録媒体に同心円状又はスパイラル状のトラックが形成され、前記トラックが概ね一定の周期を持った微小な正弦波状に蛇行しており、前記トラック上に記録情報が前記トラックの蛇行に同期して形成された光ディスク媒体に対して、
   回転中の前記光ディスク媒体から前記記録情報を読み出すピックアップ手段と、
   このピックアップ手段の読み取り位置を制御するサーボ機構と、
   前記ピックアップ手段から得られる記録マーク及びスペース列の反射光検出信号であるＲＦ信号から記録情報を検出する記録情報検出手段と、
   前記ピックアップ手段から得られる前記トラックの蛇行による変化検出信号であるウォブル信号を入力するＦＭ復調器と、
   このＦＭ復調器の出力信号によってＰＬＬの動作中心周波数を設定するとともに、前記記録情報検出手段を動作させる同期タイミングを前記ＲＦ信号から生成するＰＬＬ回路と、
   を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
7. 前記ＰＬＬ内の局所発振器の制御入力側に、前記ＦＭ復調器の出力信号を基準に前記同期タイミングの周波数の上限及び下限を設定するリミッタを設けた、
   ことを特徴とする請求項６記載の光ディスク装置。
8. 前記ＰＬＬを第１のＰＬＬとしたとき、
   前記ＦＭ復調器が第２のＰＬＬから成る、
   ことを特徴とする請求項６又は７記載の光ディスク装置。
9. 前記ＲＦ信号は、ある固定長の再生ブロックが連続し、かつ前記再生ブロックの特定位置に単一周波数信号が挿入され、
   前記ウォブル信号は、前記再生ブロックを識別するアドレス情報が埋め込まれ、
   前記ウォブル信号から前記アドレス情報を検出する検出手段と、
   この検出手段によって検出された前記アドレス情報から、前記ＲＦ信号に含まれる前記単一周波数が挿入された領域を推定する推定手段と、
   この推定手段によって推定された領域に対して前記ＰＬＬ回路のゲインを上げる手段と、
   を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の光ディスク装置。
10. ディスク状記録媒体に同心円状又はスパイラル状にトラックが形成され、このトラック上に等間隔でプリピットが配置され、前記トラック上のプリピット以外の領域に記録情報が線密度一定で形成された光ディスク媒体に対して、
    回転中の前記光ディスク媒体から前記記録情報を読み出すピックアップ手段と、
    このピックアップ手段の読み取り位置を制御するサーボ機構と、
    前記ピックアップ手段から得られる記録マーク及びスペース列の反射光検出信号であるＲＦ信号から記録情報を検出する記録情報検出手段と、
    前記ピックアップ手段から得られるプリピット再生信号を入力するＦＭ復調器と、
    このＦＭ復調器の出力信号によってＰＬＬの動作中心周波数を設定するとともに、前記記録情報検出手段を動作させる同期タイミングを生成するＰＬＬ回路と、
    を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
11. 前記ＰＬＬ内の局所発振器の制御入力側に、前記ＦＭ復調器の出力信号を基準に前記同期タイミングの周波数の上限及び下限を設定するリミッタを設けた、
    ことを特徴とする請求項１０記載の光ディスク装置。

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