(57)【要約】【課題】  光ディスクの高速再生を妨げている再生信号と高調波成分との分離を実現する。【解決手段】  パルス再生信号をチャネルクロック周波数で時間的離散化信号に変換する手段（１１）と、その時間的離散化信号中のレーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段（７１）と、その時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段（７２）とを有する光ディスクドライブとする。【選択図】  図１
2011243255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源をチャネルクロック周波数基準の周波数でパルス駆動する光源駆動部と、
前記レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、
光ディスクから反射されたレーザ光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を電気的なパルス再生信号に変換する手段と、
前記パルス再生信号をチャネルクロック周波数で時間的離散化信号に変換する手段と、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、
前記時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段と
を有することを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項２】
レーザ光源と、
前記レーザ光源をチャネルクロック周波数の1/2以上の周波数でパルス駆動する光源駆動部と、
前記レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、
光ディスクから反射されたレーザ光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を電気的なパルス再生信号に変換する手段と、
前記パルス再生信号を前記パルス駆動周波数の２倍の周波数で時間的離散化信号に変換する手段と、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、
前記時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段と
を有することを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項３】
請求項１に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記レーザ光源のパルス駆動周波数が前記チャネルクロック周波数の1/2である
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項４】
請求項３に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記輝線スペクトルを抑圧する手段は、周波数0.5fsに減衰極があるノッチフィルタであることを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段が、タップ係数の個数が偶数のFIRフィルタである
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項６】
請求項１または２に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段が、タップ係数の個数が偶数かつタップ係数が対称なFIRフィルタである
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項７】
請求項１または２に記載の光ディスクドライブに於いて、
前記レーザ光源から前記光ディスクの記録層までの光学的距離が最低再生速度時に高周波重畳法で許容される最小の距離以上かつ最高再生速度時に高周波重畳法で許容される最大の距離以下である
ことを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項８】
レーザ光源と、
前記レーザ光源をチャネルクロック周波数基準の周波数でパルス駆動する光源駆動部と、
前記レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、
光ディスクから反射されたレーザ光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を電気的なパルス再生信号に変換する手段と、
キャリアクロック発振器と、
前記パルス再生信号を、前記キャリアクロック発振器で発振したキャリアクロック周波数で時間的離散化信号に変換する手段と、
前記時間的離散化信号中の前記レーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、
チャネルクロックを生成するチャネルクロック発振器と、
前記輝線スペクトルが抑圧された時間的離散化信号を、前記チャネルクロックの周波数を用いて標本化パルス再生信号に変換するインターポレータと、
前記インターポレータからの出力信号の高調波成分を抑圧する手段と
を有することを特徴とする光ディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクドライブの再生技術、特に高速再生に優れた光ディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の適用範囲は、Blu-ray Disc（ＢＤ）に限定されないが、以下に於ける説明ではＢＤを前提とし、また、用語もＢＤで使用されるものを基本とする。
【０００３】
BDを初めとする現行の光ディスク装置の多くは、その光源として用いているレーザダイオードが発する雑音を抑制するために高周波重畳法を採用している。この技術は、非特許文献1で開示されており、また当業者間では公知のことであるので、本発明に必要な事項のみ以下に述べ、それ以上は詳述しない。
【０００４】
ディスクで反射されたレーザ光が発振中のレーザダイオードに入射すると発振状態が不安定化する結果、著しいレーザ雑音を生じる。これを回避するために、高周波重畳法が用いられている。これは、レーザダイオードの駆動信号に高周波信号を重畳させてレーザをパルス発光させているために高周波重畳法と呼ばれている。その際の発光波形の模式図を図２に示す。即ち、発光と消光とを交互に繰り返している。ここで、レーザパルスの間隔（変調周期）とそれに対する発光期間との比率（デューティ比）は、レーザ雑音が最小になるように調整されるパラメータである。即ち、ディスクから反射されてきたレーザパルスがレーザ発振中にレーザダイオードに入射しないように周波数とデューティ比を選択する。
【０００５】
レーザの発光波形が図２に示したような形状であるので、仮に再生用のフォトダイオード及び電流電圧変換アンプによる帯域制限が皆無であったとすると、再生信号波形は、図３に示すような形状になる。以後、このような再生パルス列からなる信号をパルス再生信号と呼ぶことにする。ここで、図３中の破線は、仮にレーザを高周波重畳時のレーザパルスのピークと同じ出力で連続発振させた場合に得られる再生信号波形である。つまり、パルス再生信号の上側包絡線の形状は連続光による再生波形となっている。従って、包絡線検波、即ち、重畳する高周波電流の周波数よりも十分に低い遮断周波数を有する低域通過フィルタにパルス再生信号を通すことにより、所望の再生波形を得ることが出来る。現行の大半の光ディスク装置では、フォトディテクターと電流電圧変換アンプとからなる系及びアナログ等化器の帯域制限により、このことが実現されている。
【０００６】
パルス再生信号のスペクトルの一例を図４に示す。再生速度は８倍速で、重畳した高周波信号の周波数は400MHz、パルスのデューティ比は0.2である。0〜132 MHzにある成分が再生信号である。また、再生信号をパルス化するということは振幅変調の一種であるから重畳した高周波信号の輝線スペクトルと、その近傍に変調された再生信号成分が観測される。パルス再生信号のスペクトルは，図４に示したように、再生信号成分と高周波重畳信号の輝線スペクトルを伴った再生信号の高調波成分とから構成される。以後，変復調技術に於ける慣例に従い高周波重畳信号をキャリアと呼ぶこととする。また，特に断らない限り再生信号高調波成分とキャリアの高調波を合わせたものを単に高調波成分と呼ぶこととする。
【０００７】
適切なキャリア周波数は、専らピックアップの光路長で決定される。BD規格に準拠した評価機では400MHzである。しかし、ピックアップの光路長を十分に短く設計すれば、これよりも高い周波数を用いることも可能である。
【０００８】
再生倍速を上げると当然再生信号帯域が広がる。BDの場合、再生信号帯域の上限は、ほぼ2Tマーク−2Tスペース（Ｔ：チャネルクロック周期）の繰り返し信号周波数(以後、２T周波数)と同じで、これはチャネルクロック周波数の1/4である。BD１倍速のチャネルクロック周波数は66MHzであるから、２T周波数は、１倍速では16.5MHz、８倍速で132MHz、１０倍速では165MHzに達する。つまり、８倍速以上ともなれば再生信号帯域の上限とキャリア周波数が相当に接近することになる。その結果、フォトディテクターと電流電圧変換アンプとからなる系及びアナログ等化器の帯域制限によりキャリアの輝線スペクトルを十分に抑圧することが極めて難しくなる。
【０００９】
この困難を解決する技術として特許文献１及び２に開示されているようにパルス再生信号の各パルスの頂点をサンプリングするものがある。この方式を実装するためにはフォトディテクターや電流電圧変換アンプの動作帯域が従来方式に比較して数倍必要になるという実装上の難点がある。
【００１０】
また、再生信号とキャリアの分離を容易にする別の技術として、特許文献３に開示されているように、キャリアの輝線スペクトルを適応等化器の減衰域に周波数変換する方式がある。ここで、特許文献３は、本願にインコーポレートされる。
【００１１】
図５を用いて、この技術の要点を以下に説明する。図５は、上記課題を解決するために適切なキャリア周波数の条件を示したものである。ここで、fHF、fclk、f2Tは、それぞれキャリア周波数、チャネルクロック周波数、２T周波数を表す。ここで、２T周波数が再生信号帯域上端であるとみなしている。以後も、特に必要がない限り２T周波数が再生信号帯域上端であるとみなす。また、図５中で１０１は再生信号帯域を現し、１０２は、適応等化器の振幅伝達特性を模式的に表したものである。また、図５中では、キャリアの輝線スペクトル１０３及びサンプリングによって生じたエイリアス信号の輝線スペクトル１０４を共に模式的に矢印つきの半直線で表示している。図５に示したように、キャリア周波数を（数１）で指定される範囲内に置くことにより上記課題を解決することが可能となる。
【００１２】
【数１】
2011243255.tif 000003
【００１３】
この時、信号処理システムの構成の中にデジタル低域通過フィルタまたは低域通過特性を有するデジタル等化器が含まれることが前提となる。適応等化器は、これにあたる。そのような信号処理システムの例を図６に示す。図６には、光ディスクドライブのうち、再生信号のAD変換後の信号処理システムの構成のみを示し、その他の部分は省略している。入力信号は、AD変換器１１でAD変換された後、適応等化器３２で等化され、ヴィタビ復号器５３で復号される。適応等化器は、FIR(finite impulse response)フィルタである。復号結果は、LMS(least mean square)制御器５４に入力される。LMS制御器には、適応等化器出力も入力される。LMS制御器は、LMSアルゴリズムに従い、復号結果とヴィタビ復号器のPR(partial response)クラスから得られるターゲット波形と適応等化器出力を比較し、両者の差が最小になるように適応等化器の各タップ係数を増減させる。尚、LMSアルゴリズム及びそれを用いた適応等化器に関しては、当業者の間で広く知られた技術であるのでこれ以上の説明は省略する。
【００１４】
適応等化器の出力は、位相比較器２２にも入力される。位相比較器は、信号処理システムの駆動クロックと再生信号の位相を比較する。その結果は、ループフィルタ２３によって平滑化され、DA変換器１２に入力される。DA変換器出力は、電圧制御発振器２４に周波数制御信号として入力される。電圧制御発振器は、周波数制御信号の指示に応じた周波数で発振する。電圧制御発振器の出力は、AD変換器の駆動クロックとして使用される。また、図示されていないが、図６中の各デジタル要素の駆動クロックとしても使用される。以上の閉ループでPLL(phase locked loop)を構成しており、入力信号のクロックと信号処理システムの駆動クロックとの同期をとることができる。
【００１５】
なお、キャリア周波数が高周波重畳法によるレーザ雑音抑圧条件（ピックアップ内のレーザダイオードからディスクまでの光学的距離によって決定される）を満たしていることは当然のことである。
【００１６】
数１で指定される範囲にキャリア周波数を設定すると、これはチャネルクロック周波数の1/2よりも高いのでエイリアスを起こす。この様子を簡単に説明すると、キャリア周波数信号は正弦波であるから、その位相は時刻tとともに、2πfHFtで増加するのに対し、これをチャネルクロック周波数（位相は2πfclk tで増加）でサンプリングするのでキャリアをサンプルする位相が2π(fclk- fHF)tで変化する。つまり、サンプリング後のデータは周波数fclk- fHFである正弦波と等価である。よって、キャリア周波数を数１で指定される範囲内に設定した場合、サンプリングによって数２で表された周波数範囲内に変換される。キャリアのエイリアスの周波数をf aliasedとすると、
【００１７】
【数２】
2011243255.tif 000004
【００１８】
ここで、前述のように適応等化器の伝達特性は、再生信号を通過させる低域通過フィルタである。つまり、キャリア信号のエイリアスは適応等化器の阻止域に来るようにしてある。よって、キャリア信号のエイリアスは適応等化器によって減衰される。これにより、フォトディテクターとアナログ等化器の低域通過特性では不十分であったキャリアの減衰を補うことが出来る。
【００１９】
即ち、エイリアシングを積極的に利用してキャリア周波数を適応等化器の阻止域へと周波数変換することによりキャリアを適応等化器で減衰させることを可能にしている。
【００２０】
尚、図６で位相比較器を適応等化器より後段に置いているのは位相比較を行う前にキャリアを減衰させておくためである。適応等化器は、ヴィタビ復号器が要求する波形に近付くように再生信号を等化する。今の場合、キャリアは不要な成分であるから適応等化器はこれを抑圧する方向に作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開2007-073147号（対応US2007/0053262）
【特許文献２】特開2008-217913号（対応US2008/0219132）
【特許文献３】特開2009-187593号（対応US2009/0196156）
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】有本  昭、  他「高周波電流重畳法による半導体レーザー搭載ビデオディスクプレーヤのレーザーノイズ低減化」、光学  第14巻5号、  第３７７項−第３８３項
【非特許文献２】Floyd M. Gardner, “Interpolation in Digital Modems - Part I: Fundamentals”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 41, pp.501-507 (1993).
【非特許文献３】Lars Erup, “Interpolation in Digital Modems - Part II: Implementation and Performance”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 41, pp.998-1008 (1993).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明が解決しようとする課題は、背景技術の項で説明したように光ディスクの高速再生を妨げている再生信号と高調波成分との分離を実現することである。
【００２４】
背景技術の項で説明した技術の内、特許文献３で開示されているものは、専らキャリアのエイリアス（以後、単にエイリアス）を抑圧することに着目している。実際、エイリアスの振幅は、再生信号振幅を圧倒しているので高速再生を実現するためにはこれを抑圧することが必須条件である。しかし、特許文献３に開示されている技術では、キャリアの輝線スペクトルに随伴する再生信号の高調波成分に関して考慮されていない。図４を見て解るように、キャリアの輝線スペクトルの周囲には再生信号の高調波スペクトルが随伴している。これらも十分に減衰されずにAD変換器に入力されると、ナイキスト周波数（サンプリング周波数の２分の１）より高い成分はキャリア同様に周波数変換される。仮に、変換された先の周波数が再生信号（ベースバンド）の帯域内であったとすると再生結果に著しい悪影響を与える。また、変換された先の周波数が再生信号の帯域内でない場合でも雑音が加算されたのと同様であるから再生性能を大きく損なう。
【００２５】
また、CAVモードで再生する場合、再生しているディスク半径によってチャネルクロック周波数が異なるために特許文献３に開示されている技術では、エイリアスの周波数が再生する半径によって異なる。このため、再生する半径によってキャリア周波数を変更する必要があるという煩わしさがあった。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明では、パルス再生信号をチャネルクロック周波数で時間的離散化信号に変換する変換手段と、その時間的離散化信号中のレーザ光源のパルス駆動発光に由来する輝線スペクトルを抑圧する手段と、その時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段とを有する光ディスクドライブとする。
【発明の効果】
【００２７】
上記のように、輝線スペクトルを抑圧する手段と、時間的離散化信号中の再生信号の高調波成分を抑圧する手段を設けることによって、再生信号と高調波成分との分離を実現することが可能となり、高速再生可能な光ディスクドライブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施した一例を示す図。
【図２】レーザのパルス発光波形の一例を示す図。
【図３】パルス再生信号波形の模式説明図。
【図４】パルス再生信号のスペクトルの一例
【図５】ＡＤ変換時の周波数変換と適応等化器を用いてキャリアを抑圧する方法の説明図
【図６】光ディスクドライブの再生系の構成の一例を説明する図。
【図７】(a)アナログ等化器出力のスペクトルの一例、(b)ＡＤ変換後のスペクトルの一例
【図８】(a)ノッチフィルタの振幅特性の一例、(b)ノッチフィルタ出力のスペクトルの一例、(c)ノッチフィルタ出力のアイパターンの一例
【図９】(a)再生信号の高調波を抑圧するフィルタの通過振幅特性の幾つかの例、(b)(a)に示した設計のフィルタを適用した場合のＰＬＬの動作評価結果
【図１０】遮断周波数が0.28fsの設計値を適用した場合の低域通過フィルタ出力のスペクトルとアイパターン
【図１１】光ディスクドライブの一構成例の簡略化された構成図
【図１２】再生速度に応じた最少及び最大光路長の計算結果の一例
【図１３】本発明を実施した別の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
本発明を実施した一実施例を図１に示す。ここに示したシステムでは、電圧制御発振器２４の出力をAD変換器１１をはじめとしたデジタル信号処理要素の駆動クロック、即ち、チャネルクロックとして用いている。また、チャネルクロックは、２分周器８０により周波数を1/2に分周され、レーザドライバ１４の駆動クロックとして用いられる。レーザドライバ１４は、入力されたクロック周波数でレーザダイオード６を駆動するパルス電流信号を生成する。つまり、キャリアの周波数がチャネルクロック周波数の1/2になっている。この時、レーザドライバ１４は、所望の平均レーザパワーとデューティ比が得られるような波形のレーザ駆動電流を発生させる。レーザダイオードの出力光強度は、図２に示したような時間変化をする。尚、パルスの形状は、必ずしも図２の例のようなものである必要はなく、例えば、矩形であってもかまわない。
【００３０】
レーザダイオードを発したレーザ光は、コリメータレンズ５で平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ４と1/4波長板３を通過した後、対物レンズ２によって光ディスク１の記録膜面上に焦点を結ぶ。記録膜面上でレーザ光は反射される。その際に、各パルスが照射された場所が記録マークかスペースかによって反射率が異なるので、それに応じてパルス強度が変調された反射パルスレーザ列となる。そのレーザ光強度の時間変化は、図３に模式的に示したように、パルス再生信号と相似形である。反射パルスレーザ列は、元の経路を偏光ビームスプリッタ４まで戻ると、そこで反射され集束レンズ７によってフォトダイオード８上に集光され電流信号に変換される。この電流信号は、電流アンプ１０によって電圧信号に変換された後にアナログ等化器９で等化された後にＡＤ変換器１１によってデジタル信号に変換される。この際、フォトダイオードとアナログ等化器の帯域制限を受けるので高次の高調波は減衰される。AD変換器１１は、電圧制御発振器VCO２４の出力を駆動クロックとして使用し、パルス再生信号を、時間的離散化信号に変換している。ここで、このパルス再生信号のパルス間隔は、チャネルクロック周期の２倍のであることがこの実施例の特徴である。
【００３１】
今、キャリア周波数が丁度チャネルクロック周波数の1/2、即ち、ナイキスト周波数となっているので、AD変換されてもキャリアの周波数は不変である。また、ナイキスト周波数より高い周波数帯に位置する再生信号の高調波は、アンダーサンプリングによってベースバンドに周波数変換されて来る。この様子に関しては、後で詳述することにし、システムの動作の説明を続ける。
【００３２】
ＡＤ変換器１１の出力は、ナイキスト周波数に減衰極を有するノッチフィルタ７１に入力され、キャリアを除去する。ノッチフィルタの出力は、低域通過フィルタ７２に入力される。この低域通過フィルタは、再生信号を通過させ、再生信号の高調波を抑圧する特性を有する。
【００３３】
低域通過フィルタ７２の出力は、位相比較器２２に入力される。位相比較器は、その入力信号とチャネルクロックとの位相を比較し、その差を出力する。位相比較結果は、ループフィルタ２３によって平滑化された後、DA変換器１２によって電圧信号に変換される。このDA変換器出力は、電圧制御発振器の周波数制御信号として用いられる。即ち、ＡＤ変換器、ノッチフィルタ、低域通過フィルタ、位相比較器、ループフィルタ、ＤＡ変換器、電圧制御発振器が閉ループを構成している。この閉ループは、ＰＬＬとして動作する。ＰＬＬの動作に関しては、広く公知であるから、ここではこれ以上詳述しない。
【００３４】
低域通過フィルタ７２の出力は、適応等化器３２にも入力され、適応等化を受けた後にヴィタビ復号器５３に入力される。ヴィタビ復号器は、入力された信号からビット列を復号する。なお、適応等化器への入力信号は、ノッチフィルタ７１出力でもよい。
【００３５】
次に、上記信号処理過程に於ける入力信号の様子をシミュレーション結果に基づいて説明する。信号処理シミュレーションには、光学シミュレーションを基に合成した疑似再生信号を用いた。信号の長さは，1 RUB(recording unit block)で，25 GBのBDフォーマットである。これに，再生信号振幅比で-19.4 dBの疑似ディスク雑音及び同じく-29.4 dBの白色雑音をそれぞれ重畳したものを使用した。評価波形のオーバーサンプル比は16とし，高周波重畳波はデューティ比1/4の矩形波とした。また、フォトダイオードの帯域制限特性をカットオフ周波数0.32fsの２次バタワース低域通過フィルタと仮定した。また、アナログ等化器の帯域制限特性をカットオフ周波数0.64fsの５次バタワース低域通過フィルタと仮定した。ここで、fsは、AD変換の周波数、即ち、チャネルクロック周波数である。
【００３６】
図７(a)にアナログ等化器出力のスペクトルを示す。グラフの横軸は、チャネルクロック周波数fsで規格化した周波数で表示されている。キャリア周波数は、0.5fsであるから0.5fsの整数倍の周波数にキャリアの高調波が認められる。また、キャリア及びその高調波の上下側波帯には再生信号の高調波が随伴している。各高調波は、１次高調波の一部を除いてフォトダイオードとアナログ等化器による帯域制限を受けているもののキャリア及びその高調波の輝線スペクトル振幅は、再生信号振幅よりも圧倒的に大きい。よって、現行の光ディスクドライブに使用されている再生系では図７(a)に示すようなスペクトルを有する信号を正常に処理することは不可能であることは容易に理解できる。
【００３７】
図７(b)に上記アナログ等化器出力をＡＤ変換した後のスペクトルを示す。先に述べたように、キャリア周波数がナイキスト周波数と一致しているので周波数0.5fsにキャリアの輝線スペクトルが見られる。また、キャリアの高次高調波が周波数変換された結果も同じく周波数0.5fsに輝線スペクトルとして変換されて来ている。また、周波数0.25fsから0.5fsの間のスペクトルの盛り上がりは、再生信号の１次高調波成分である。ここには、再生信号の高次高調波成分及び１次高調波の上側側波帯成分も周波数変換されて来て加算されている。先に述べたように、現行の光ディスクドライブに使用されている再生系では正常に処理することは不可能である。
【００３８】
使用したノッチフィルタは、タップ数が２で、その係数は、共に0.5である。図８(a)にそのノッチフィルタの通過特性を示す。周波数0.5fsに減衰極がある。図８(b)にノッチフィルタ出力のスペクトルを示す。ノッチフィルタによって輝線スペクトルが除去されていることが分かる。図８(c)にノッチフィルタ出力のアイパターンを示す。明らかに正常なＢＤのアイパターンとは異なる。キャリアの輝線スペクトルを除去しただけではＰＬＬが正常に動作することができない。
【００３９】
尚、ノッチフィルタの形式は、上記に限らないことは当業者であれば容易に理解できることである。しかし、それらの中でも偶数個のタップ係数を有するFIRフィルタは、周波数0.5fsが阻止域となるので容易に構成できる。特に、タップ係数が対称である場合には、周波数0.5fsが減衰極になるので大きな減衰量を確実に得ることができる。また、タップ数を４以上とした場合には、図８(a)に見られるような再生信号帯域に於ける減衰を回避することも可能である。また、タップ係数が奇数個のFIRフィルタであっても、周波数0.5fsに於ける減衰量を大きくできれば使用可能である。例えば、FIRフィルタの係数が順に0.5,0.5,-0.05である場合、周波数0.5fsでは25 dB以上の減衰量が期待できる。
【００４０】
ノッチフィルタ出力の信号品質が低い原因は、前述のように再生信号の高調波が残留しているためである。従って、位相比較器に入力する前に残留している再生信号の高調波を減衰させる必要がある。これを担うのが低域通過フィルタ７２である。この低域通過フィルタには再生信号を通過させ、再生信号の高調波を抑圧することが求められる。そのようなフィルタは、例えばFIRフィルタを用いて実現可能である。
【００４１】
実際の設計例を以下に示す。フィルタの種類は、等リップルフィルタとし、タップ数を９に固定して設計した。通過帯域上端の周波数（減衰量0 dB）は、0.25fsとした。これは、2Tマークと2Tスペースの繰り返しパターンの周波数で、ＢＤの再生信号に含まれる最大周波数成分とみなすことができる。そして、遮断周波数をパラメータとして複数のフィルタ（0.28, 0.30, 0.32, 0.34, 0.36 fsの５種類）を設計した。図９(a)にそれらの通過振幅特性を示す。凡例の数値は、fsで規格化した遮断周波数（減衰量3 dB）を表す。これらを低域通過フィルタ７２として適用したところ、全ての設計例に於いてＰＬＬの安定動作を実現できた。これらの阻止域の減衰量と低域通過フィルタ７２として適用した場合のＰＬＬの評価結果を図９(b)に纏める。ＰＬＬの動作評価は、位相比較器出力の図中、出力された位相誤差信号のrms(root mean square)値を用いた。図９(b)には、信号の先頭から測って8×105ビットから9×105ビットの間に於ける位相誤差信号のrms値を同じく高周波重畳をしていない疑似波形を処理した場合の値で規格化したものを示している。
【００４２】
遮断周波数が0.28 fsの場合，高周波重畳なしの場合と比較してPLLの位相誤差が1.44倍に大きくなっている。これは，残留高調波抑圧フィルタの阻止域の減衰量が7.0 dBと小さいためと考えられる。阻止域の減衰量を14.8 dBまで増大させると，PLLの位相誤差は，高周波重畳なしの場合の1.05倍まで減少する。これは，残留高調波の影響をほぼ抑圧できているといえる。しかし，更に減衰量を増大させても位相誤差は再び増大する。これは，図９(a)から解るように，フィルタ設計上の制限により，減衰量を大きくするためにはカットオフ周波数を通過帯域上端から離さざるを得ないために，通過帯域上端からカットオフ周波数まで間の減衰が却って小さくなっているためであると考えられる。
【００４３】
遮断周波数が0.28fsの設計値を適用した場合の低域通過フィルタ出力のスペクトルを図１０(a)に示す。また、図１０ (b)にその場合の低域通過フィルタ出力のアイパターンを示す。図８(c)のノッチフィルタ出力のアイパターンと比較すると格段に改善していることが分かる。
【００４４】
尚、図１に示した例では、レーザドライバは、パルスデューティ比やパルス振幅を予め設定しておき、そこにパルス発光のクロックを供給することにより所望のレーザ駆動電流信号を得るものである。このようなレーザドライバを使用する方式以外に、例えば、主に信号増幅機能のみを有し、波形生成機能を持たないレーザドライバを使用し、レーザ駆動波形はシステムＬＳＩ側で発生させ、レーザドライバはこの波形を必要に応じて増幅する方式を用いることも可能である。
【００４５】
上記の例では、ノッチフィルタの減衰極周波数とキャリアのエイリアス周波数が共に0.5fsとした。BDの再生信号の最高周波数成分は、0.25fsであるので、BDの再生を考える限りでは、これ以外の選択肢は考えにくい。しかし、光学系の性能がBDと同等で、BDよりも高い線記録密度で記録した場合には、この限りでない。例えば、最短記録マーク及びスペースが2Tでその長さが120 nm程度である場合、再生信号の最高周波数成分は、概ね0.2fsである。この場合、例えばノッチフィルタの減衰極周波数を0.4fsに設計し、一方、キャリア周波数を0.6fsに設定することで同様の効果を得ることができる。
【００４６】
上記の内容は、チャネルクロック周波数で規格化した規格化周波数で成立する。実際に実現可能な再生速度はピックアップの光路長に依存する。半導体レーザの戻り光雑音を回避可能なキャリア周波数とパルスのデューティ比の範囲は，光路長、即ち光源とディスクとの光学的距離で決定される。本方式では，キャリア周波数がチャネルクロック周波数の1/2に固定されるので，実際にどの再生倍速の範囲で適用できるかはピックアップの光路長によって決まることになる。
【００４７】
高速再生にはCAV(constant angular velocity)モードが適用されるのが一般的である。CAVモードでは，再内周と最外周とでは再生速度が約2.4倍異なる。つまり，全域で本方式を適用した場合，キャリア周波数も同じだけ変化する必要がある。
【００４８】
パルスのデューティ比をd，キャリア周波数をf，光速をvcとすると，戻り光雑音を回避可能な片道の光路長Lは，非特許文献１によれば下記の（数３）で与えられる。
【００４９】
【数３】
2011243255.tif 000005
【００５０】
パルスのデューティ比を1/5として，6〜16倍速の間で再生速度毎に式(1)の最大及び最小光路長をプロットしたものを図１１に示す。再生速度が高いほど許容される光路長の絶対値及び範囲は小さくなる。図１１から，光路長を151から227 mmに設定すれば6倍速から16倍速まで本方式でカバー可能であることが分かる。これは，16倍速CAV再生での速度範囲（最外周で16倍速，最内周では6.7倍速）にほぼ相当する。
【００５１】
図１２は、本発明を光ディスクドライブに適用した場合の構成概略を示した図である。ただし、以下の説明に必要でない要素は省略してある。ピックアップ２０１には、再生や記録に必要な光学系をはじめ、半導体レーザとレーザドライバや光電変換系などから構成される。メイン基板２０２には、光ディスクドライブに必要な機能の多くを集積したシステムＬＳＩ２０３や電源、スピンドルドライバなどが搭載されている。ファームウェア２０４は、光ディスクドライブの動作を制御するソフトウェアで、システムＬＳＩに内蔵されているメモリに内蔵されている。システムＬＳＩには、図１に示した構成図のアナログ等化器９以降の要素も内蔵されている。
【００５２】
このようにすることで、光ディスクの高速再生を妨げている再生信号と高調波成分との分離を実現することができるので、特に、12倍速以上の高速再生で、有効である。
【実施例２】
【００５３】
図１３に本発明を実施した別の例を示す。この例では、再生系のＰＬＬにインターポレータ型ＰＬＬを用いているのが特徴である。キャリアのクロックは、発振器９０によって発生される。発振器は、チャネルクロックとは独立している。ただし、キャリア周波数は、チャネルクロックよりもおよそ5%高い周波数になるようにファームウェアによって制御されている。図１３でノッチフィルタ及びＡＤ変換器は、発振器９０の出力をクロックとして用いている。一方、インターポレータよりも右側に配置している各要素は数値制御発振器９１の出力をクロックとして用いている。数値制御発振器９１の出力は、チャネルクロックである。
【００５４】
発振器の出力クロックは、２分周器８０により周波数を1/2に分周され、レーザドライバ１４の駆動クロックとして用いられる。レーザドライバ１４は、入力されたクロック周波数でレーザダイオード６を駆動するパルス電流信号を生成する。つまり、キャリアの周波数が発振器の発振周波数の1/2になっている。この時、レーザドライバ１４は、所望の平均レーザパワーとデューティ比が得られるような波形のレーザ駆動電流を発生させる。レーザダイオードの出力光強度は、図２に示したような時間変化をする。尚、パルスの形状は、必ずしも図２の例のようなものである必要はなく、例えば、矩形であってもかまわない。
【００５５】
レーザダイオードを発したレーザ光は、コリメータレンズ５で平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ４と1/4波長板３を通過した後、対物レンズ２によって光ディスク１の記録膜面上に焦点を結ぶ。記録膜面上でレーザ光は反射される。その際に、各パルスが照射された場所が記録マークかスペースかによって反射率が異なるので、それに応じてパルス強度が変調された反射パルスレーザ列となる。そのレーザ光強度の時間変化は、図３に示したパルス再生信号に一致したものである。反射パルスレーザ列は、元の経路を偏光ビームスプリッタ４まで戻ると、そこで反射され集束レンズ７によってフォトダイオード８上に集光され電流信号に変換される。この電流信号は、電流アンプ１０によって電圧信号に変換された後にアナログ等化器９で等化された後にＡＤ変換器１１によってデジタル信号に変換される。この際、フォトダイオードとアナログ等化器の帯域制限を受けるので高次の高調波は減衰される。
【００５６】
この例では、キャリア周波数がチャネルクロック周波数の1/2の周波数よりもおよそ5%高い。ここでは、キャリア周波数をチャネルクロック周波数の1/2の周波数より高く設定する際に、その程度を5%とした。しかし、キャリア周波数は、チャネルクロック周波数の1/2以上であれば一般的には足りる。また、キャリア周波数の丁度２倍の周波数でアナログ等化器出力をサンプリングしているのは先の実施例と同様である。従って、キャリアの周波数がＡＤ変換のナイキスト周波数になっていることは図１の例と同様であるので発振器出力をクロックとして動作するノッチフィルタによってキャリア及びそのエイリアスの輝線スペクトルをやはり抑圧できる。
【００５７】
ＡＤ変換器１１の出力は、ナイキスト周波数に減衰極を有するノッチフィルタ７１に入力され、キャリアを除去する。ノッチフィルタの出力は、インターポレータ９２に入力される。インターポレータには数値制御発振器出力、即ちチャネルクロックも入力されている。このインターポレータは、入力された標本化パルス再生信号をもう一つの入力であるクロックで指示された周波数と位相で標本化し直した信号に変換するものである。このようなインターポレータは、広く知られたもので入力信号の標本化速度を十分に小さなステップで変更できるものである。具体的な構成例に関しては、例えば非特許文献２及び３に開示されているので、ここでは詳述しない。インターポレータの出力信号とチャネルクロックは、そのままでは同期していないのでＰＬＬを用いて両者の同期をとる。
【００５８】
インターポレータの出力は、低域通過フィルタ７２に入力される。この低域通過フィルタは、再生信号を通過させ、再生信号の高調波を抑圧する特性を有することは実施例１の場合と同様である。
【００５９】
低域通過フィルタ７２の出力は、位相比較器２２に入力される。位相比較器は、その入力信号とチャネルクロックとの位相を比較し、その差を出力する。位相比較結果は、ループフィルタ２３によって平滑化された後、数値制御発振器９１に入力される。数値制御発振器は、入力された信号に応じた周波数で発振する。即ち、インターポレータ、低域通過フィルタ、位相比較器、ループフィルタ、数値制御発振器が閉ループを構成している。この閉ループは、ＰＬＬとして動作する。ＰＬＬの動作に関しては、広く公知であるから、ここではこれ以上詳述しない。
【００６０】
低域通過フィルタ７２の出力は、適応等化器３２にも入力され、適応等化を受けた後にヴィタビ復号器５３に入力される。ヴィタビ復号器は、入力された信号からビット列を復号する。
【００６１】
図１３の例では、キャリア周波数とチャネルクロックが独立しているので再生速度に合わせて発振器の発振周波数を変更する必要がある。これは、ファームウェア或いはハードウェアでも容易に実装可能である。CAVモードで再生する場合には、発振器の発振周波数を再生半径に合わせて変更する必要がある。これもファームウェア或いはハードウェアでも容易に実装可能である。キャリア周波数はチャネルクロック周波数よりも概略5%高くすれば良く、高い精度は必要でない。例えば、再生するブロックのアドレスと回転速度から概略のチャネルクロック周波数を算出し、1.05倍すれば十分事足りる。
【００６２】
上記実施例では、便宜的にノッチフィルタや低域通過フィルタを用いて説明を行った。しかし、これらに限らず、輝線スペクトル及び再生信号の高調波を抑圧する周波数特性を有するデバイスを用いも良い。また、上記実施例では、ノッチフィルタの後段に低域通過フィルタ７２を配置しているが、この順番は逆でもかまわない。
【符号の説明】
【００６３】
１：光ディスク、２：対物レンズ、３：1/4波長板、４：偏光ビームスプリッタ、５：コリメータレンズ、６：レーザダイオード、７：集束レンズ、８：フォトダイオード、９：アナログ等化器、１１：AD変換器、１４：レーザドライバ、２２：位相比較器、２４：電圧制御発振器、３２：適応等化器、５３：ヴィタビ復号器、５４：LMS制御器、７１：ノッチフィルタ、７２：低域通過フィルタ、８０：２分周器、９０：発振器、９１：数値制御発振器、９２：インターポレータ、
１０１：再生信号帯域、１０２：適応等化器振幅伝達特性、１０３：輝線スペクトル、１０４：キャリアのエイリアス信号輝線スペクトル、
２０１：ピックアップ、２０２：メイン基板、２０３：システムＬＳＩ、２０４：ファームウェア
【図１】
2011243255.tif 000006
【図２】
2011243255.tif 000007
【図３】
2011243255.tif 000008
【図４】
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【図５】
2011243255.tif 000010
【図６】
2011243255.tif 000011
【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
2011243255.tif 000018