光学的情報記録再生方法及び装置
【課題】ユーザ領域を狭めることなく、再生信号のオフセット、振幅変動、および、再生信号の再生クロックのずれを示す誤差情報を得て、確度の高い多値記録の再生を行う。
【解決手段】光学的情報記録再生方法は、光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する。この光学的情報記録再生方法は、隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶し、情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした再生信号のサンプル値と基準値との差から再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき再生信号及び／又は再生クロックの位相を補正する。
【解決手段】光学的情報記録再生方法は、光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する。この光学的情報記録再生方法は、隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶し、情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした再生信号のサンプル値と基準値との差から再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき再生信号及び／又は再生クロックの位相を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報ピットのレベルを３値以上の値を用いて記録或いは再生を行う光学的情報記録再生方法及び装置に係り、特に記録情報から再生信号と理想状態との誤差情報を検出する多値レベル記録再生方式における誤差情報検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光メモリ産業は拡大しつつあり、再生専用のＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）から、金属薄膜や色素系記録材料を用いた追記型、更には光磁気材料や相変化材料を用いた書換え型まで開発されている。その応用も、民生からコンピュータの外部メモリへと拡大している。更に、記録容量の高密度化の研究開発が進められており、情報の記録再生に関わる光スポットを微小化する技術として、光源の波長は赤色（６５０ｎｍ）から、青紫色（４０５ｎｍ）になりつつある。また、対物レンズの開口数ＮＡ（Numerical Aperture）も、０．６や０．６５から０．８５へと高められようとしている。一方、同じ光スポットの大きさを用いて、より効率のよい多値記録再生技術も提案されている。
【０００３】
例えば、本願発明者は、多値記録再生技術の方式として、次のような方法を提案している（特許文献１参照）。これによると、光学的情報記録媒体の情報トラック上に、情報ピットのトラック方向の幅と、その情報ピットの再生用光スポットに対するトラック方向のシフト量の組み合わせによって、多値情報を記録する。その多値記録した情報ピットを再生する際は、予め学習しておいた検出信号と光スポットから得られた検出信号との相関より多値情報を再生する。
【０００４】
また、光ディスク分野の研究における国際学会であるＩＳＯＭ（International Symposium on Optical Memory）２００３では、次のような発表がされている（非特許文献１参照）。これによると、青紫色の光源（４０５ｎｍ）と対物レンズの開口数ＮＡが０．６５の光学系を用いている。これにより、トラックピッチが０．４６μｍの光ディスクに対して、一つの情報ピットを記録する領域（以下、「セル」と記述する）のトラック方向の幅を０．２６μｍとし、８レベルの多値記録再生を行う。
【０００５】
また、本出願人から、更に次のような提案がなされている（特許文献２参照）。これによると、青紫色の光源（４０５ｎｍ）と対物レンズの開口数ＮＡが０．８５の光学系を用い、光スポットを微小化して、ＩＳＯＭ２００３で発表された多値方式に適応し、およそ３０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度の高密度化を行う。
【０００６】
これによると、８レベルの情報ピットの選択は、例えば、図８に示すようにセルのトラック方向の幅を１６等分し（１６チャンネルビット）、それを利用して行う。即ち、レベル０は、何も情報ピットを記録しない。また、レベル１は２チャンネルビットの幅、レベル２は４チャンネルビットの幅、レベル３は６チャンネルビットの幅、レベル４は８チャンネルビットの幅とする。さらに、レベル５は１０チャンネルビットの幅、レベル６は１２チャンネルビットの幅、レベル７は１４チャンネルビットの幅とする。
【０００７】
図９は、光ディスク上のトラック２０に対して、ランダムな情報ピット２１を記録した時の模式図と、光スポット２２の関係を示す。記憶容量を増やすためには、セルの大きさを小さくする必要があり、小さくすると図９に示すように光スポット２２内に２〜３個のセルの情報ピット２１が含まれることになる。つまり、再生の際に、隣接セルからの符号間干渉の影響を受け、再生信号が変動することが予想される。図において、矢印Ａ方向が同様にトラック方向を示し、破線で区切られた領域が仮想的に設けられた、それぞれのセルである。
【０００８】
次に、この方式による再生信号の様子を知るために、光学シミュレーションを行った結果を説明する。
【０００９】
図１０は、光学シミュレーションに用いたパラメータを示している。トラックのピッチは０．３２μｍ、光スポットの大きさは０．４０５μｍ（波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数：ＮＡ０．８５）、セルの大きさは０．２μｍである。
【００１０】
図１１は、図１０に示すパラメータを用いた光学シミュレーションにより、図８に示したそれぞれのレベルに対して、与えた情報ピットの形状を示している。ここで、レベル０は何も情報ピットを記録しないものとする。
【００１１】
図１２は、連続する３つのセルに８種類のレベルを順次組み合わせて与え（全ての組み合わせは８ｘ８ｘ８＝５１２通り）、光スポットを初めのセル（前のセル）中心から３つ目のセル（後ろのセル）中心まで移動させたときの再生信号（反射光量）を計算した。図１２の下図では、３つのセルのレベルの組み合わせ（０、１、６）から（７、１、６）の８通りを例に取り示した（３つのセル以外は、すべて０レベルとしている）。図中の３本の実線の位置は、それぞれのセル中央に光スポットがある場合の再生信号（セル中央値）を示している。これから分かることは、このパラメータにおいては、真中のセルのセル中央値はレベル「１」に対応するものであるが、左側のセルのレベルが「０」から「７」に変化することで、同じ値を取らず、幅を持つことである。これが符号間干渉の影響である。
【００１２】
図１３は、３つの連続するセルに記録するレベルの全ての組み合わせにおいて、真中のセルのレベルを横軸に取り、それぞれの再生信号の振幅の分布を示したものである（ここでは、縦軸は再生信号の振幅を相対的に示している）。図中のＡからＨの分布が、それぞれレベル０から７に対応している。図から分かるように、隣接するレベルの再生信号の分布の重なりが多くなり、このままでは固定の閾値を用いたレベルの識別は困難である。そこで、一般的には、再生信号を波形等化のような信号処理を行って再生信号の分布の分離度を高めようとする。
【００１３】
例えば、図１４に示すような、３タップの波形等化を計算する。ここで、Ｔは、一つのセル中央から、隣のセル中央に光スポットが移動する時間、また、ａは等化係数で、ここでは、ａ＝‐Ｖ１／（１＋Ｖ１）、Ｖ１＝０．２３７として計算した。ここで、Ｖ１は、振幅１の孤立波形に対する隣のセルにおける振幅値である。
【００１４】
図１５にその結果を示した。同図でも、同様に縦軸は再生信号の振幅を相対的に示している。図中のＡ’からＨ’は、それぞれレベル０から７の分布に対応している。図から分かるように、固定の閾値でそれぞれの分布が分離できる。
【００１５】
図１６は、図１５で示した結果を、横軸をサンプル数（１〜５１２）としてプロットしなおしたものである。同図は、３つの連続するセルのレベルをｘ、ｙ、ｚとし、その再生信号をＳ（ｘ，ｙ，ｚ）とし、図１７に示すプログラムを用いてプロットした。この図は、計算で求めたものであり、前後セルからの符号間干渉の影響と光スポット形状がガウシャンで、均一でないことから生じる非線形の影響が示されている。実際の録再系では、さらに、媒体の蓄熱による熱干渉の影響、媒体感度の個体差の影響などがこの学習テーブルの結果として得られる。
【００１６】
一般的な多値記録の再生アルゴリズムを適応すると、まず、あらかじめ図１６で求めたような学習テーブルを学習データから求めておく。
【００１７】
次に、ランダムデータを再生する。このとき、ランダムデータの再生信号より、それぞれのセルの中央値を固定の閾値で判断し、レベルを仮判定する。固定の閾値の選び方は、例えば、同じレベルの値を持つ中央セルの学習テーブルの値を平均し（つまり、図１５で説明すると、Ａ’からＨ’のそれぞれの分布の値を平均する）、それを各レベルの基準値とし、隣り合う、レベルの基準値の中間の値を閾値とする。
【００１８】
続いて、仮判定した前後セルの値に従って、学習テーブルから、中央セルの再生値に従った、８通り（０レベルから７レベル）の基準値を抜き出す。その８通りの基準値と中央セルの再生値とを比べ、再生値に一番近い基準値のレベルを再生レベルとして判定しなおす。例えば、仮判定の結果、前後セルのレベルがそれぞれ、３レベル、５レベルだったとする。この場合、学習テーブルから、前後セルと中央セルのレベルの組み合わせが、（３、０、５）、（３、１、５）、（３、２、５）、（３、３、５）、（３、４、５）、（３、５、５）、（３、６、５）、（３、７、５）のものの値を抜き出すことになる。
【００１９】
一方、情報をサンプリングするための再生クロックは、一般には、記録情報中に所定間隔で挿入された所定パターンの再生により位相誤差情報を検出し、ＰＬＬ（フェーズロックドループ）回路において生成される構成をとっている。
【００２０】
図１８に位相誤差検出用のパターン挿入例を示す。図中の（Ｉ）〜（Ｑ）は、記録情報列を示す。（Ｉ）は、記録データ先頭に位置するＰＬＬ引き込み用パターンであり、これは多値記録の如何に関わらず採用する場合が多い。（Ｊ）は、前述した学習テーブルを得るための学習パターンである。（Ｋ）、（Ｍ）、（Ｏ）は、記録すべきユーザ情報であり、これはエラー訂正等の処理を施して生成したものである。（Ｌ）、（Ｎ）、（Ｐ）は、再生クロックの位相誤差検出用の記録パターンである。例えば、レベルスライスによる２値化処理によりエッジを抽出し、このエッジと再生クロックとの位相誤差情報を位相比較器により検出し、再生クロックのＰＬＬ処理に利用する。
【特許文献１】特開平５−１２８５３０号公報
【特許文献２】特開２００６−２３６４４１号公報
【非特許文献１】ＩＳＯＭ２００３（Write-once Disks for Multi-level Optical Recording：予稿集Ｆｒ−Ｐｏ−０４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、多値信号の再生信号は、媒体の反射率ムラ等により大きな影響を受け、再生信号のオフセットや再生信号の振幅変動があると、再生信号を読み誤るという問題がある。それを解決するものとして、再生信号のオフセットおよび、振幅変動を読み取るための専用のマークを入れ、そのマークを読み取ることでオフセットおよび振幅変動を補正することもできるが、それでは、ユーザ領域が狭くなるという問題があった。
【００２２】
また、再生信号の再生クロックの位相がずれてくると、同様に再生信号を読み誤るという問題があった。それを解決するものとして、位相誤差検出パターンを設け、位相誤差を検出する方法もあるが、同様にユーザ領域が狭くなるという問題があった。
【００２３】
本発明の目的は、ユーザ領域を狭めることなく、再生信号のオフセット、振幅変動、および、再生信号の再生クロックのずれを示す誤差情報を得て、確度の高い多値記録の再生を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学的情報記録再生方法は、光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生方法において、隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶し、情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする。
【００２５】
前記誤差情報は、前記再生信号のオフセットを示す情報であってもよい。この場合、前記基準値と前記サンプル値との差を一定の期間積算し、その積算値に従って前記再生信号のオフセットを判定し、そのオフセット量に基づいて前記再生信号のオフセットを補正してもよい。
【００２６】
前記誤差情報は、前記再生信号の振幅変動を示す情報であってもよい。この場合、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の振幅が正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生信号の振幅変動を判定し、その振幅変動量に基づいて前記再生信号の振幅変動を補正してもよい。
【００２７】
前記誤差情報は、前記再生クロックの位相誤差を示す情報であってもよい。この場合、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の傾きが正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生クロックの位相ずれを判定し、その位相ずれ量に基づいて前記再生クロックの位相を補正してもよい。
【００２８】
本発明に係る光学的情報記録再生装置は、光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置において、隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶する記憶手段と、情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ユーザ領域を狭めることなく、再生信号のオフセット、振幅変動、および再生クロックのずれを示す誤差情報を得ることができ、確度の高い多値記録の再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態による光学的情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示す光学的情報記録再生装置１は、制御回路２、スピンドルモータ３、光ディスク４、光ヘッド５、光ヘッド制御回路６、情報記録回路７、情報再生回路８、スピンドルモータコントローラ９、及びインターフェースコントローラ１０を有する。
【００３２】
制御回路２は、外部のコンピュータ等の情報処理装置との情報の送受信を制御し、光ディスク４に対する情報の記録や再生を情報記録回路７と情報再生回路８を用いて制御し、また、その他の稼動部を制御する。
【００３３】
スピンドルモータ３は、スピンドルモータコントローラ９により制御され、光ディスク４を回転駆動する。
【００３４】
光ディスク４は、不図示の機構により光学的情報記録再生装置１に対して挿入または排出される光学的情報記録媒体である。光ディスク４は、トラックピッチが０．３２μｍのものとする。この場合、セル長を２００ｎｍとすると、およそ３０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度、セル長を１６０ｎｍとすると、およそ３６Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度の高密度化が狙える。
【００３５】
光ヘッド５は、光ディスク４に光学的に情報を記録し、再生する。光ヘッド５に関しては、例えば、光源の波長λとして４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡとして０．８５とすると、光スポットの大きさの値は、およそ４０５ｎｍを得ることができる。
【００３６】
光ヘッド制御回路６は、制御回路２による制御のもとで、光ヘッド５による光スポットの位置を制御するものであり、オートトラッキング制御、シーク動作の制御、オートフォーカシング制御を行う。
【００３７】
情報記録回路７は、制御回路２による制御のもとで、光ヘッド５を介して光ディスク４への多値情報の記録を行う。
【００３８】
情報再生回路８は、制御回路２による制御のもとで、光ヘッド５を介して光ディスク４からの多値情報の再生を行う。情報再生回路８は、後述するように本発明の記憶手段及び補正手段を搭載したものである。
【００３９】
多値情報の記録は、従来例の図８等で示したものと同様に行う。即ち、光学的情報媒体である光ディスク４上のトラックに、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅、または、情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることによる複数レベルの多値情報が得られるように行う。
【００４０】
なお、光ディスク４の記録消去可能な記録材料としては、相変化材料以外にも光磁気材料が利用できる。この場合、上述した光学的情報記録再生装置１で光スポット以外に図示しない磁気ヘッドからの磁界との協調作業により、情報ピットの形状を変化させ、複数の再生レベルの情報ピットを形成する。
【００４１】
次に、本実施形態の光学的情報記録再生装置１によりサンプル値と基準値の誤差情報を検出する場合を説明する。
【００４２】
図２は、記録情報列の一例を示す。図中、（Ｒ）は、記録データ先頭に位置するＰＬＬ引き込み用パターンであり、これは多値記録の如何に関わらず採用する場合が多い。（Ｓ）は、図１５で説明した、学習テーブルを得るための学習パターンである。（Ｔ）は、記録すべきユーザ情報であり、これはエラー訂正用のコードなどを付加して生成したものである。このように、本実施形態では、図１７の従来例で示した位相誤差検出パターンを用いていない。ただし、この位相誤差パターンを入れたものでも、本発明は適応できる。
【００４３】
まず、記録開始に当たり、ＰＬＬの引き込みに使用するパターン（Ｒ）を生成する。ここで、ＰＬＬの引き込みに使用するパターン（Ｒ）に関しては、従来行われているような、２値化により周波数及び位相誤差情報が得られ、ＰＬＬが掛けられるパターンが望ましい。例えば、多値の記録情報列とは関係なく、セル全体がマーク、或いは、セル内にマークが存在しないパターンの繰り返しでもよい。さらには、より高いＳＮ比の再生信号を得るために、２つのセルを全てマーク、非マークの連続といったパターンでもよく、またさらにこれら組み合わせからなるパターンでもよい。もちろん、０レベルと７レベルの繰り返しであってもよい。
【００４４】
次に、８レベルの多値情報列の学習パターン（Ｓ）を生成し、ＰＬＬの引き込みパターンに続き、記録データを付加する。この学習パターンは、中心セルと前後のセルの組み合わせ８ｘ８ｘ８の５１２通り全てを記録するようにしてもよいし、また、あらかじめ計算から得られる学習テーブルを実際の記録再生系にあわせるために必要な数のデータであってもよい。
【００４５】
最後に、送られてきた記録情報を、３ビットごとに８つのレベルに変換し、（ここで、変調やエラー訂正符号の付加等の処理を行う。）ユーザ情報（Ｔ）を生成し、記録情報列として付加する。
【００４６】
以上のように生成されて記録情報列を受け、各多値レベルに対応した記録パルス列を用いて、光学的情報媒体である光ディスク４上の目標トラックに光ヘッド５を用いて多値情報を記録する。
【００４７】
なお、ここでは、アドレス情報等の制御情報の記録については説明しなかったが、別に制御領域を設けて記録しても良いし、情報記録トラックの案内溝をウォブルさせることにより形成してもよい。
【００４８】
次に、このように記録された多値情報を再生する手順を説明する。
【００４９】
まず、光学的情報記録再生装置１は、情報の再生の命令を受けると、再生動作を開始する。これにより、前述したようにウォブル情報等からアドレス情報を再生し、光ディスク４の目標トラックをサーチする。そして、光ヘッド５を用いて情報記録単位の先頭にあるＰＬＬ引き込み領域（Ｒ）の再生を開始し、再生信号に同期した再生クロックを生成する。
【００５０】
次に、再生信号に同期した再生クロックを用い、学習パターンを再生し、各記録パターンに対する再生信号レベルをサンプリングし、学習テーブルに格納する。なお、このときの再生クロックはＰＬＬ引き込みパターンにより、再生信号に同期した状態を維持しうるために、特に再生クロック位相制御を行う必要はない。つまり、ＰＬＬ引き込みパターン再生後、位相誤差情報を“ゼロ”に設定し、ＰＬＬ状態を保持することで十分な位相精度が得られる。
【００５１】
次に、上記学習結果を基づき、再生信号から記録情報の再生を開始する。
【００５２】
図３は、理想的な再生信号を示している。破線の位置がセルの中央に相当し、この位置で再生信号がサンプリングされる。実線の波形と破線の交わった値がサンプル値として得られる。黒丸は学習テーブル上の基準値である。また、ここでの縦軸は理想的な信号の最大振幅の中心値を０とした。以下の図４から図６の縦軸０の位置もこれと同じとする。
【００５３】
図３の理想的な状態とは、つまり、再生信号のオフセット、振幅変動、および、再生クロックの位相ずれがない状態のことを言い、サンプル値と学習テーブルに格納されている基準値とは一致し、その差は０となる。
【００５４】
図４において、実線の再生信号は理想的な再生信号より、正の方向にずれた場合を示している。つまり、正の側にオフセットが生じた場合である。振幅変動、再生クロックの位相誤差は生じていないものとする。図からも明らかなように、サンプル値は全て、基準値よりも正側にずれて得られる。つまり、サンプル値から基準値を引いた値は、全て正となる。逆に、破線の再生信号は、負の側にオフセットが生じた場合である。この場合は、逆にサンプル値から基準値を引いた値は全て負になることは容易にわかる。
【００５５】
図５において、実線の再生信号は理想的な再生信号より、振幅が大きくなった場合を示している。オフセットと再生クロックの位相誤差は生じていないものとする。この場合は、縦軸０よりも大きな、４レベルから７レベルの、サンプル値から基準値を引いた値は全て正になるのに対し、縦軸０よりも小さな０レベルから３レベルのサンプル値から基準値を引いた値は全て負になる。逆に、破線の再生信号は、振幅が小さくなった場合である。この場合は、縦軸０よりも大きな、４レベルから７レベルのサンプル値から基準値を引いた値は全て負になるのに対し、縦軸０よりも小さな０レベルから３レベルのサンプル値から基準値を引いた値は全て正になる。
【００５６】
さらに、図６において、実線の再生信号は再生クロックが正側にずれた場合を示している。再生信号のオフセット、振幅変動は生じていないものとする。この場合、再生信号の傾きが正だと、サンプル値から基準値を引いた値は正になり、再生信号の傾きが負だと、サンプル値から基準値を引いた値は負になる。逆に、破線の再生信号は、再生クロックが負側にずれた場合である。この場合は、再生信号の傾きが正だと、サンプル値から基準値を引いた値は負になり、再生信号の傾きが負だと、サンプル値から基準値を引いた値は正になる。
【００５７】
以上、図４から図６に示したように、サンプル値から基準値を引いた値を、場合分けして、予め決めた一定期間（例えば、数セルから数十セルの期間）モニターし、積算する。こうすることで、再生信号のオフセットの変動、振幅変動、および、再生クロックのずれの誤差信号を個別に得ることができる。
【００５８】
次に、図７のブロック図を用いて、具体的な実施形態を説明する。図７は、図１の光学的情報記録再生装置１の情報再生回路８の一実施例である。
【００５９】
図７に示す情報再生回路８は、ＰＬＬ制御回路１２、再生信号サンプリング回路１３、データ再生回路１４、学習データ記憶部１５、演算回路１６、誤差信号記憶部１７、及び誤差信号判定回路１８を有する。このうち、学習データ記憶部１５は、本発明の記憶手段の要部を構成し、演算回路１６、誤差信号記憶部１７、及び誤差信号判定回路１８は、本発明の補正手段の要部を構成している。
【００６０】
図７において、光ヘッド５により、読み取られた再生信号１１は、ＰＬＬ制御回路１２と再生信号サンプリング回路１３に入る。ＰＬＬの引き込みパターン（Ｒ）を読み込んでいる間に再生クロックの周波数と、位相をロックすると、再生クロックを再生信号サンプリング回路１３に供給する。
【００６１】
続いて、再生信号サンプリング回路１３は、学習パターン（Ｓ）が入力してくると、ＰＬＬ制御回路１２から供給された再生クロックにより、学習パターンデータをサンプリングして、データ再生回路１４に送る。データ再生回路１４では、波形等化等の処理を行い、図１６で示したような、３連続セルのレベルの組み合わせによる、符号間干渉の影響力を示したものとして、学習データを学習データ記憶部１５に格納する。
【００６２】
続いて、ユーザ情報（Ｔ）の再生が始まると、同様に、再生信号サンプリング回路１３において、ＰＬＬ制御回路１２から供給される再生クロックを用いて、ユーザ情報をサンプリングし、データ再生回路１４に送る。データ再生回路１４では、学習データ記憶部１５のデータに基づき、ユーザ情報の再生を行い、その後、符号の復号、エラー訂正等の処理を行った後、再生された再生データ１９を制御回路２に送る。
【００６３】
ユーザ情報の再生の際、決定された再生データレベルの値は、演算回路１６に送られ、そこで学習データ記憶部１５に格納されている基準値との差を計算する。計算された結果は、誤差信号記憶部１７に送られる。誤差信号記憶部１７では、図４から図６で説明した如く、場合分けして、計算された結果を積算する。例えば、２０セルの計算結果を一時蓄えておき、その積算結果を保持するようにしておく。もちろん、一時蓄えておくセル数は、装置により、適切な数にする。
【００６４】
積算されている値は、誤差信号判定回路１８に送られ、そこで再生信号のオフセット量、再生信号の振幅変動量、再生クロックのずれ量をそれぞれ求める。
【００６５】
即ち、誤差信号判定回路１８は、再生信号のオフセットの変動を判定しそのオフセット量（補正値）を求めるため、サンプル値から基準値を引いた全ての値を一定期間積算する。その結果、積算した値が正の場合は、オフセットが正側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。逆に、積算した値が負の場合は、オフセットが負側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。
【００６６】
また、誤差信号判定回路１８は、再生信号の振幅変動を判定しその振幅変動量（補正値）を求めるため、サンプル値から基準値を引いた値のうち、基準値が正の場合の値を一定期間積算したものと、基準値が負の場合の値を一定期間積算したものとを用いる。その両者の積算値から、正の場合の積算値が正で、負の場合の積算値が負の場合は、振幅変動が正の側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。逆に、正の場合の積算値が負で、負の場合の積算値が正の場合は、振幅変動が負の側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。
【００６７】
さらに、誤差信号判定回路１８は、再生クロックのずれを判定しそのずれ量（補正値）を求めるため、サンプル値から基準値を引いた値のうち、再生信号の傾きが正の場合の値を一定期間積算したものと、その傾きが負の場合の値を一定期間積算したものを用いる。その両者の積算値から、再生信号の傾きが正の場合の積算値が正、その傾きが負の場合の積算値が負の場合、再生クロックのずれが正側に生じていることが分かり、そのずれ量は、積算した値に比例したものとなる。逆に、再生信号の傾きが正の場合の積算値が負、その傾きが負の場合の積算値が正の場合、再生クロックのずれが負側に生じていることが分かり、そのずれ量は、積算した値に比例したものとなる。特に、この再生クロックのずれをモニターする場合、傾きの大きさを予め決めた大きさ以上の値のみのを採用して積算するようにしてもよい。
【００６８】
誤差信号判定回路１８で求めた補正値のうち、再生クロックのずれ量に関する補正値は、ＰＬＬ制御回路１２に送られる。これにより、再生クロックの位相ずれが補正される。補正後の値は、再生信号サンプリング回路１３に送られる。こうすることで、順次、再生データに従って再生クロックの位相ずれを補正しながら、再生を進めることができる。
【００６９】
また、再生信号のオフセット量と振幅変動量に関する補正値は、再生信号サンプリング回路１３に送られる。これにより、サンプリングした値のオフセットと振幅が補正される。補正後の値は、データ再生回路１４に送られる。こうすることで、再生信号のオフセット変動と振幅変動を補正しながら、再生を進めることができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、サンプル値と基準値の差から、再生信号のオフセットの変動、振幅変動、および、再生クロックのずれを補正することで、再生確度を向上することができる。
【００７１】
なお、代表的に例示した上記実施形態の光学的情報記録再生装置１及びその情報再生回路８は、図１及び図７に示すブロック図の構成に限定されるものではなく、本発明の各手段の機能を実現可能なものであれば、いずれのものでも適用可能である。例えば、各ブロックの機能毎に回路を独立して構成したものでも、複数の機能を１つの回路にまとめて一体的に構成したものでも、いずれのものであってもよい。また、各機能の少なくとも一部は、プログラムを用いたコンピュータ処理により実現するものであってもよい。この場合のプログラムは、本発明の権利範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、情報ピットのレベルを３値以上の値を用いて記録或いは再生を行う光学的情報記録再生方法及び装置の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置による学習方法によって得られた学習テーブルを示す図である。
【図３】理想的な再生信号を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置によるオフセットが生じた場合の誤差信号を得る方式を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置による振幅変動が生じた場合の誤差信号を得る方式を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置による再生クロックのずれが生じた場合の誤差信号を得る方式を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置で用いる情報再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図８】多値情報ピットのレベルの違いによるトラック方向の幅を説明する図である。
【図９】トラックに対してランダムな情報ピットを記録した時の模式図と光スポットの関係を示す図である。
【図１０】光学シミュレーションのパラメータを説明する図である。
【図１１】光学シミュレーションで与えた情報ピットの形状を説明する図である。
【図１２】光学シミュレーションの計算結果で、連続する３つのセルに書かれた情報ピットの組合せに対する再生信号を説明する図である。
【図１３】セル中央値の振幅分布を示す図である。
【図１４】３タップの波形等化を説明する図である。
【図１５】波形等化後のセル中央値の振幅分布を示す図である。
【図１６】計算より求めた学習データを示す図である。
【図１７】図１６で用いたプログラムを示す図である。
【図１８】従来のデータ列を説明する図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 光学的情報記録再生装置
２ 制御回路
３ スピンドルモータ
４ 光ディスク
５ 光ヘッド
６ 光ヘッド制御回路
７ 情報記録回路
８ 情報再生回路
９ スピンドルモータコントローラ
１０ インターフェースコントローラ
１２ ＰＬＬ制御回路
１３ 再生信号サンプリング回路
１４ データ再生回路
１５ 学習データ記憶部
１６ 演算回路
１７ 誤差信号記憶部
１８ 誤差信号判定回路
２０ トラック、
２１ 情報ピット
２２ 光スポット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報ピットのレベルを３値以上の値を用いて記録或いは再生を行う光学的情報記録再生方法及び装置に係り、特に記録情報から再生信号と理想状態との誤差情報を検出する多値レベル記録再生方式における誤差情報検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光メモリ産業は拡大しつつあり、再生専用のＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）から、金属薄膜や色素系記録材料を用いた追記型、更には光磁気材料や相変化材料を用いた書換え型まで開発されている。その応用も、民生からコンピュータの外部メモリへと拡大している。更に、記録容量の高密度化の研究開発が進められており、情報の記録再生に関わる光スポットを微小化する技術として、光源の波長は赤色（６５０ｎｍ）から、青紫色（４０５ｎｍ）になりつつある。また、対物レンズの開口数ＮＡ（Numerical Aperture）も、０．６や０．６５から０．８５へと高められようとしている。一方、同じ光スポットの大きさを用いて、より効率のよい多値記録再生技術も提案されている。
【０００３】
例えば、本願発明者は、多値記録再生技術の方式として、次のような方法を提案している（特許文献１参照）。これによると、光学的情報記録媒体の情報トラック上に、情報ピットのトラック方向の幅と、その情報ピットの再生用光スポットに対するトラック方向のシフト量の組み合わせによって、多値情報を記録する。その多値記録した情報ピットを再生する際は、予め学習しておいた検出信号と光スポットから得られた検出信号との相関より多値情報を再生する。
【０００４】
また、光ディスク分野の研究における国際学会であるＩＳＯＭ（International Symposium on Optical Memory）２００３では、次のような発表がされている（非特許文献１参照）。これによると、青紫色の光源（４０５ｎｍ）と対物レンズの開口数ＮＡが０．６５の光学系を用いている。これにより、トラックピッチが０．４６μｍの光ディスクに対して、一つの情報ピットを記録する領域（以下、「セル」と記述する）のトラック方向の幅を０．２６μｍとし、８レベルの多値記録再生を行う。
【０００５】
また、本出願人から、更に次のような提案がなされている（特許文献２参照）。これによると、青紫色の光源（４０５ｎｍ）と対物レンズの開口数ＮＡが０．８５の光学系を用い、光スポットを微小化して、ＩＳＯＭ２００３で発表された多値方式に適応し、およそ３０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度の高密度化を行う。
【０００６】
これによると、８レベルの情報ピットの選択は、例えば、図８に示すようにセルのトラック方向の幅を１６等分し（１６チャンネルビット）、それを利用して行う。即ち、レベル０は、何も情報ピットを記録しない。また、レベル１は２チャンネルビットの幅、レベル２は４チャンネルビットの幅、レベル３は６チャンネルビットの幅、レベル４は８チャンネルビットの幅とする。さらに、レベル５は１０チャンネルビットの幅、レベル６は１２チャンネルビットの幅、レベル７は１４チャンネルビットの幅とする。
【０００７】
図９は、光ディスク上のトラック２０に対して、ランダムな情報ピット２１を記録した時の模式図と、光スポット２２の関係を示す。記憶容量を増やすためには、セルの大きさを小さくする必要があり、小さくすると図９に示すように光スポット２２内に２〜３個のセルの情報ピット２１が含まれることになる。つまり、再生の際に、隣接セルからの符号間干渉の影響を受け、再生信号が変動することが予想される。図において、矢印Ａ方向が同様にトラック方向を示し、破線で区切られた領域が仮想的に設けられた、それぞれのセルである。
【０００８】
次に、この方式による再生信号の様子を知るために、光学シミュレーションを行った結果を説明する。
【０００９】
図１０は、光学シミュレーションに用いたパラメータを示している。トラックのピッチは０．３２μｍ、光スポットの大きさは０．４０５μｍ（波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数：ＮＡ０．８５）、セルの大きさは０．２μｍである。
【００１０】
図１１は、図１０に示すパラメータを用いた光学シミュレーションにより、図８に示したそれぞれのレベルに対して、与えた情報ピットの形状を示している。ここで、レベル０は何も情報ピットを記録しないものとする。
【００１１】
図１２は、連続する３つのセルに８種類のレベルを順次組み合わせて与え（全ての組み合わせは８ｘ８ｘ８＝５１２通り）、光スポットを初めのセル（前のセル）中心から３つ目のセル（後ろのセル）中心まで移動させたときの再生信号（反射光量）を計算した。図１２の下図では、３つのセルのレベルの組み合わせ（０、１、６）から（７、１、６）の８通りを例に取り示した（３つのセル以外は、すべて０レベルとしている）。図中の３本の実線の位置は、それぞれのセル中央に光スポットがある場合の再生信号（セル中央値）を示している。これから分かることは、このパラメータにおいては、真中のセルのセル中央値はレベル「１」に対応するものであるが、左側のセルのレベルが「０」から「７」に変化することで、同じ値を取らず、幅を持つことである。これが符号間干渉の影響である。
【００１２】
図１３は、３つの連続するセルに記録するレベルの全ての組み合わせにおいて、真中のセルのレベルを横軸に取り、それぞれの再生信号の振幅の分布を示したものである（ここでは、縦軸は再生信号の振幅を相対的に示している）。図中のＡからＨの分布が、それぞれレベル０から７に対応している。図から分かるように、隣接するレベルの再生信号の分布の重なりが多くなり、このままでは固定の閾値を用いたレベルの識別は困難である。そこで、一般的には、再生信号を波形等化のような信号処理を行って再生信号の分布の分離度を高めようとする。
【００１３】
例えば、図１４に示すような、３タップの波形等化を計算する。ここで、Ｔは、一つのセル中央から、隣のセル中央に光スポットが移動する時間、また、ａは等化係数で、ここでは、ａ＝‐Ｖ１／（１＋Ｖ１）、Ｖ１＝０．２３７として計算した。ここで、Ｖ１は、振幅１の孤立波形に対する隣のセルにおける振幅値である。
【００１４】
図１５にその結果を示した。同図でも、同様に縦軸は再生信号の振幅を相対的に示している。図中のＡ’からＨ’は、それぞれレベル０から７の分布に対応している。図から分かるように、固定の閾値でそれぞれの分布が分離できる。
【００１５】
図１６は、図１５で示した結果を、横軸をサンプル数（１〜５１２）としてプロットしなおしたものである。同図は、３つの連続するセルのレベルをｘ、ｙ、ｚとし、その再生信号をＳ（ｘ，ｙ，ｚ）とし、図１７に示すプログラムを用いてプロットした。この図は、計算で求めたものであり、前後セルからの符号間干渉の影響と光スポット形状がガウシャンで、均一でないことから生じる非線形の影響が示されている。実際の録再系では、さらに、媒体の蓄熱による熱干渉の影響、媒体感度の個体差の影響などがこの学習テーブルの結果として得られる。
【００１６】
一般的な多値記録の再生アルゴリズムを適応すると、まず、あらかじめ図１６で求めたような学習テーブルを学習データから求めておく。
【００１７】
次に、ランダムデータを再生する。このとき、ランダムデータの再生信号より、それぞれのセルの中央値を固定の閾値で判断し、レベルを仮判定する。固定の閾値の選び方は、例えば、同じレベルの値を持つ中央セルの学習テーブルの値を平均し（つまり、図１５で説明すると、Ａ’からＨ’のそれぞれの分布の値を平均する）、それを各レベルの基準値とし、隣り合う、レベルの基準値の中間の値を閾値とする。
【００１８】
続いて、仮判定した前後セルの値に従って、学習テーブルから、中央セルの再生値に従った、８通り（０レベルから７レベル）の基準値を抜き出す。その８通りの基準値と中央セルの再生値とを比べ、再生値に一番近い基準値のレベルを再生レベルとして判定しなおす。例えば、仮判定の結果、前後セルのレベルがそれぞれ、３レベル、５レベルだったとする。この場合、学習テーブルから、前後セルと中央セルのレベルの組み合わせが、（３、０、５）、（３、１、５）、（３、２、５）、（３、３、５）、（３、４、５）、（３、５、５）、（３、６、５）、（３、７、５）のものの値を抜き出すことになる。
【００１９】
一方、情報をサンプリングするための再生クロックは、一般には、記録情報中に所定間隔で挿入された所定パターンの再生により位相誤差情報を検出し、ＰＬＬ（フェーズロックドループ）回路において生成される構成をとっている。
【００２０】
図１８に位相誤差検出用のパターン挿入例を示す。図中の（Ｉ）〜（Ｑ）は、記録情報列を示す。（Ｉ）は、記録データ先頭に位置するＰＬＬ引き込み用パターンであり、これは多値記録の如何に関わらず採用する場合が多い。（Ｊ）は、前述した学習テーブルを得るための学習パターンである。（Ｋ）、（Ｍ）、（Ｏ）は、記録すべきユーザ情報であり、これはエラー訂正等の処理を施して生成したものである。（Ｌ）、（Ｎ）、（Ｐ）は、再生クロックの位相誤差検出用の記録パターンである。例えば、レベルスライスによる２値化処理によりエッジを抽出し、このエッジと再生クロックとの位相誤差情報を位相比較器により検出し、再生クロックのＰＬＬ処理に利用する。
【特許文献１】特開平５−１２８５３０号公報
【特許文献２】特開２００６−２３６４４１号公報
【非特許文献１】ＩＳＯＭ２００３（Write-once Disks for Multi-level Optical Recording：予稿集Ｆｒ−Ｐｏ−０４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、多値信号の再生信号は、媒体の反射率ムラ等により大きな影響を受け、再生信号のオフセットや再生信号の振幅変動があると、再生信号を読み誤るという問題がある。それを解決するものとして、再生信号のオフセットおよび、振幅変動を読み取るための専用のマークを入れ、そのマークを読み取ることでオフセットおよび振幅変動を補正することもできるが、それでは、ユーザ領域が狭くなるという問題があった。
【００２２】
また、再生信号の再生クロックの位相がずれてくると、同様に再生信号を読み誤るという問題があった。それを解決するものとして、位相誤差検出パターンを設け、位相誤差を検出する方法もあるが、同様にユーザ領域が狭くなるという問題があった。
【００２３】
本発明の目的は、ユーザ領域を狭めることなく、再生信号のオフセット、振幅変動、および、再生信号の再生クロックのずれを示す誤差情報を得て、確度の高い多値記録の再生を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学的情報記録再生方法は、光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生方法において、隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶し、情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする。
【００２５】
前記誤差情報は、前記再生信号のオフセットを示す情報であってもよい。この場合、前記基準値と前記サンプル値との差を一定の期間積算し、その積算値に従って前記再生信号のオフセットを判定し、そのオフセット量に基づいて前記再生信号のオフセットを補正してもよい。
【００２６】
前記誤差情報は、前記再生信号の振幅変動を示す情報であってもよい。この場合、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の振幅が正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生信号の振幅変動を判定し、その振幅変動量に基づいて前記再生信号の振幅変動を補正してもよい。
【００２７】
前記誤差情報は、前記再生クロックの位相誤差を示す情報であってもよい。この場合、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の傾きが正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生クロックの位相ずれを判定し、その位相ずれ量に基づいて前記再生クロックの位相を補正してもよい。
【００２８】
本発明に係る光学的情報記録再生装置は、光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置において、隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶する記憶手段と、情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ユーザ領域を狭めることなく、再生信号のオフセット、振幅変動、および再生クロックのずれを示す誤差情報を得ることができ、確度の高い多値記録の再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態による光学的情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示す光学的情報記録再生装置１は、制御回路２、スピンドルモータ３、光ディスク４、光ヘッド５、光ヘッド制御回路６、情報記録回路７、情報再生回路８、スピンドルモータコントローラ９、及びインターフェースコントローラ１０を有する。
【００３２】
制御回路２は、外部のコンピュータ等の情報処理装置との情報の送受信を制御し、光ディスク４に対する情報の記録や再生を情報記録回路７と情報再生回路８を用いて制御し、また、その他の稼動部を制御する。
【００３３】
スピンドルモータ３は、スピンドルモータコントローラ９により制御され、光ディスク４を回転駆動する。
【００３４】
光ディスク４は、不図示の機構により光学的情報記録再生装置１に対して挿入または排出される光学的情報記録媒体である。光ディスク４は、トラックピッチが０．３２μｍのものとする。この場合、セル長を２００ｎｍとすると、およそ３０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度、セル長を１６０ｎｍとすると、およそ３６Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度の高密度化が狙える。
【００３５】
光ヘッド５は、光ディスク４に光学的に情報を記録し、再生する。光ヘッド５に関しては、例えば、光源の波長λとして４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡとして０．８５とすると、光スポットの大きさの値は、およそ４０５ｎｍを得ることができる。
【００３６】
光ヘッド制御回路６は、制御回路２による制御のもとで、光ヘッド５による光スポットの位置を制御するものであり、オートトラッキング制御、シーク動作の制御、オートフォーカシング制御を行う。
【００３７】
情報記録回路７は、制御回路２による制御のもとで、光ヘッド５を介して光ディスク４への多値情報の記録を行う。
【００３８】
情報再生回路８は、制御回路２による制御のもとで、光ヘッド５を介して光ディスク４からの多値情報の再生を行う。情報再生回路８は、後述するように本発明の記憶手段及び補正手段を搭載したものである。
【００３９】
多値情報の記録は、従来例の図８等で示したものと同様に行う。即ち、光学的情報媒体である光ディスク４上のトラックに、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅、または、情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることによる複数レベルの多値情報が得られるように行う。
【００４０】
なお、光ディスク４の記録消去可能な記録材料としては、相変化材料以外にも光磁気材料が利用できる。この場合、上述した光学的情報記録再生装置１で光スポット以外に図示しない磁気ヘッドからの磁界との協調作業により、情報ピットの形状を変化させ、複数の再生レベルの情報ピットを形成する。
【００４１】
次に、本実施形態の光学的情報記録再生装置１によりサンプル値と基準値の誤差情報を検出する場合を説明する。
【００４２】
図２は、記録情報列の一例を示す。図中、（Ｒ）は、記録データ先頭に位置するＰＬＬ引き込み用パターンであり、これは多値記録の如何に関わらず採用する場合が多い。（Ｓ）は、図１５で説明した、学習テーブルを得るための学習パターンである。（Ｔ）は、記録すべきユーザ情報であり、これはエラー訂正用のコードなどを付加して生成したものである。このように、本実施形態では、図１７の従来例で示した位相誤差検出パターンを用いていない。ただし、この位相誤差パターンを入れたものでも、本発明は適応できる。
【００４３】
まず、記録開始に当たり、ＰＬＬの引き込みに使用するパターン（Ｒ）を生成する。ここで、ＰＬＬの引き込みに使用するパターン（Ｒ）に関しては、従来行われているような、２値化により周波数及び位相誤差情報が得られ、ＰＬＬが掛けられるパターンが望ましい。例えば、多値の記録情報列とは関係なく、セル全体がマーク、或いは、セル内にマークが存在しないパターンの繰り返しでもよい。さらには、より高いＳＮ比の再生信号を得るために、２つのセルを全てマーク、非マークの連続といったパターンでもよく、またさらにこれら組み合わせからなるパターンでもよい。もちろん、０レベルと７レベルの繰り返しであってもよい。
【００４４】
次に、８レベルの多値情報列の学習パターン（Ｓ）を生成し、ＰＬＬの引き込みパターンに続き、記録データを付加する。この学習パターンは、中心セルと前後のセルの組み合わせ８ｘ８ｘ８の５１２通り全てを記録するようにしてもよいし、また、あらかじめ計算から得られる学習テーブルを実際の記録再生系にあわせるために必要な数のデータであってもよい。
【００４５】
最後に、送られてきた記録情報を、３ビットごとに８つのレベルに変換し、（ここで、変調やエラー訂正符号の付加等の処理を行う。）ユーザ情報（Ｔ）を生成し、記録情報列として付加する。
【００４６】
以上のように生成されて記録情報列を受け、各多値レベルに対応した記録パルス列を用いて、光学的情報媒体である光ディスク４上の目標トラックに光ヘッド５を用いて多値情報を記録する。
【００４７】
なお、ここでは、アドレス情報等の制御情報の記録については説明しなかったが、別に制御領域を設けて記録しても良いし、情報記録トラックの案内溝をウォブルさせることにより形成してもよい。
【００４８】
次に、このように記録された多値情報を再生する手順を説明する。
【００４９】
まず、光学的情報記録再生装置１は、情報の再生の命令を受けると、再生動作を開始する。これにより、前述したようにウォブル情報等からアドレス情報を再生し、光ディスク４の目標トラックをサーチする。そして、光ヘッド５を用いて情報記録単位の先頭にあるＰＬＬ引き込み領域（Ｒ）の再生を開始し、再生信号に同期した再生クロックを生成する。
【００５０】
次に、再生信号に同期した再生クロックを用い、学習パターンを再生し、各記録パターンに対する再生信号レベルをサンプリングし、学習テーブルに格納する。なお、このときの再生クロックはＰＬＬ引き込みパターンにより、再生信号に同期した状態を維持しうるために、特に再生クロック位相制御を行う必要はない。つまり、ＰＬＬ引き込みパターン再生後、位相誤差情報を“ゼロ”に設定し、ＰＬＬ状態を保持することで十分な位相精度が得られる。
【００５１】
次に、上記学習結果を基づき、再生信号から記録情報の再生を開始する。
【００５２】
図３は、理想的な再生信号を示している。破線の位置がセルの中央に相当し、この位置で再生信号がサンプリングされる。実線の波形と破線の交わった値がサンプル値として得られる。黒丸は学習テーブル上の基準値である。また、ここでの縦軸は理想的な信号の最大振幅の中心値を０とした。以下の図４から図６の縦軸０の位置もこれと同じとする。
【００５３】
図３の理想的な状態とは、つまり、再生信号のオフセット、振幅変動、および、再生クロックの位相ずれがない状態のことを言い、サンプル値と学習テーブルに格納されている基準値とは一致し、その差は０となる。
【００５４】
図４において、実線の再生信号は理想的な再生信号より、正の方向にずれた場合を示している。つまり、正の側にオフセットが生じた場合である。振幅変動、再生クロックの位相誤差は生じていないものとする。図からも明らかなように、サンプル値は全て、基準値よりも正側にずれて得られる。つまり、サンプル値から基準値を引いた値は、全て正となる。逆に、破線の再生信号は、負の側にオフセットが生じた場合である。この場合は、逆にサンプル値から基準値を引いた値は全て負になることは容易にわかる。
【００５５】
図５において、実線の再生信号は理想的な再生信号より、振幅が大きくなった場合を示している。オフセットと再生クロックの位相誤差は生じていないものとする。この場合は、縦軸０よりも大きな、４レベルから７レベルの、サンプル値から基準値を引いた値は全て正になるのに対し、縦軸０よりも小さな０レベルから３レベルのサンプル値から基準値を引いた値は全て負になる。逆に、破線の再生信号は、振幅が小さくなった場合である。この場合は、縦軸０よりも大きな、４レベルから７レベルのサンプル値から基準値を引いた値は全て負になるのに対し、縦軸０よりも小さな０レベルから３レベルのサンプル値から基準値を引いた値は全て正になる。
【００５６】
さらに、図６において、実線の再生信号は再生クロックが正側にずれた場合を示している。再生信号のオフセット、振幅変動は生じていないものとする。この場合、再生信号の傾きが正だと、サンプル値から基準値を引いた値は正になり、再生信号の傾きが負だと、サンプル値から基準値を引いた値は負になる。逆に、破線の再生信号は、再生クロックが負側にずれた場合である。この場合は、再生信号の傾きが正だと、サンプル値から基準値を引いた値は負になり、再生信号の傾きが負だと、サンプル値から基準値を引いた値は正になる。
【００５７】
以上、図４から図６に示したように、サンプル値から基準値を引いた値を、場合分けして、予め決めた一定期間（例えば、数セルから数十セルの期間）モニターし、積算する。こうすることで、再生信号のオフセットの変動、振幅変動、および、再生クロックのずれの誤差信号を個別に得ることができる。
【００５８】
次に、図７のブロック図を用いて、具体的な実施形態を説明する。図７は、図１の光学的情報記録再生装置１の情報再生回路８の一実施例である。
【００５９】
図７に示す情報再生回路８は、ＰＬＬ制御回路１２、再生信号サンプリング回路１３、データ再生回路１４、学習データ記憶部１５、演算回路１６、誤差信号記憶部１７、及び誤差信号判定回路１８を有する。このうち、学習データ記憶部１５は、本発明の記憶手段の要部を構成し、演算回路１６、誤差信号記憶部１７、及び誤差信号判定回路１８は、本発明の補正手段の要部を構成している。
【００６０】
図７において、光ヘッド５により、読み取られた再生信号１１は、ＰＬＬ制御回路１２と再生信号サンプリング回路１３に入る。ＰＬＬの引き込みパターン（Ｒ）を読み込んでいる間に再生クロックの周波数と、位相をロックすると、再生クロックを再生信号サンプリング回路１３に供給する。
【００６１】
続いて、再生信号サンプリング回路１３は、学習パターン（Ｓ）が入力してくると、ＰＬＬ制御回路１２から供給された再生クロックにより、学習パターンデータをサンプリングして、データ再生回路１４に送る。データ再生回路１４では、波形等化等の処理を行い、図１６で示したような、３連続セルのレベルの組み合わせによる、符号間干渉の影響力を示したものとして、学習データを学習データ記憶部１５に格納する。
【００６２】
続いて、ユーザ情報（Ｔ）の再生が始まると、同様に、再生信号サンプリング回路１３において、ＰＬＬ制御回路１２から供給される再生クロックを用いて、ユーザ情報をサンプリングし、データ再生回路１４に送る。データ再生回路１４では、学習データ記憶部１５のデータに基づき、ユーザ情報の再生を行い、その後、符号の復号、エラー訂正等の処理を行った後、再生された再生データ１９を制御回路２に送る。
【００６３】
ユーザ情報の再生の際、決定された再生データレベルの値は、演算回路１６に送られ、そこで学習データ記憶部１５に格納されている基準値との差を計算する。計算された結果は、誤差信号記憶部１７に送られる。誤差信号記憶部１７では、図４から図６で説明した如く、場合分けして、計算された結果を積算する。例えば、２０セルの計算結果を一時蓄えておき、その積算結果を保持するようにしておく。もちろん、一時蓄えておくセル数は、装置により、適切な数にする。
【００６４】
積算されている値は、誤差信号判定回路１８に送られ、そこで再生信号のオフセット量、再生信号の振幅変動量、再生クロックのずれ量をそれぞれ求める。
【００６５】
即ち、誤差信号判定回路１８は、再生信号のオフセットの変動を判定しそのオフセット量（補正値）を求めるため、サンプル値から基準値を引いた全ての値を一定期間積算する。その結果、積算した値が正の場合は、オフセットが正側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。逆に、積算した値が負の場合は、オフセットが負側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。
【００６６】
また、誤差信号判定回路１８は、再生信号の振幅変動を判定しその振幅変動量（補正値）を求めるため、サンプル値から基準値を引いた値のうち、基準値が正の場合の値を一定期間積算したものと、基準値が負の場合の値を一定期間積算したものとを用いる。その両者の積算値から、正の場合の積算値が正で、負の場合の積算値が負の場合は、振幅変動が正の側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。逆に、正の場合の積算値が負で、負の場合の積算値が正の場合は、振幅変動が負の側に生じていることが分かり、その大きさは積算した値に比例したものとなる。
【００６７】
さらに、誤差信号判定回路１８は、再生クロックのずれを判定しそのずれ量（補正値）を求めるため、サンプル値から基準値を引いた値のうち、再生信号の傾きが正の場合の値を一定期間積算したものと、その傾きが負の場合の値を一定期間積算したものを用いる。その両者の積算値から、再生信号の傾きが正の場合の積算値が正、その傾きが負の場合の積算値が負の場合、再生クロックのずれが正側に生じていることが分かり、そのずれ量は、積算した値に比例したものとなる。逆に、再生信号の傾きが正の場合の積算値が負、その傾きが負の場合の積算値が正の場合、再生クロックのずれが負側に生じていることが分かり、そのずれ量は、積算した値に比例したものとなる。特に、この再生クロックのずれをモニターする場合、傾きの大きさを予め決めた大きさ以上の値のみのを採用して積算するようにしてもよい。
【００６８】
誤差信号判定回路１８で求めた補正値のうち、再生クロックのずれ量に関する補正値は、ＰＬＬ制御回路１２に送られる。これにより、再生クロックの位相ずれが補正される。補正後の値は、再生信号サンプリング回路１３に送られる。こうすることで、順次、再生データに従って再生クロックの位相ずれを補正しながら、再生を進めることができる。
【００６９】
また、再生信号のオフセット量と振幅変動量に関する補正値は、再生信号サンプリング回路１３に送られる。これにより、サンプリングした値のオフセットと振幅が補正される。補正後の値は、データ再生回路１４に送られる。こうすることで、再生信号のオフセット変動と振幅変動を補正しながら、再生を進めることができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、サンプル値と基準値の差から、再生信号のオフセットの変動、振幅変動、および、再生クロックのずれを補正することで、再生確度を向上することができる。
【００７１】
なお、代表的に例示した上記実施形態の光学的情報記録再生装置１及びその情報再生回路８は、図１及び図７に示すブロック図の構成に限定されるものではなく、本発明の各手段の機能を実現可能なものであれば、いずれのものでも適用可能である。例えば、各ブロックの機能毎に回路を独立して構成したものでも、複数の機能を１つの回路にまとめて一体的に構成したものでも、いずれのものであってもよい。また、各機能の少なくとも一部は、プログラムを用いたコンピュータ処理により実現するものであってもよい。この場合のプログラムは、本発明の権利範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、情報ピットのレベルを３値以上の値を用いて記録或いは再生を行う光学的情報記録再生方法及び装置の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置による学習方法によって得られた学習テーブルを示す図である。
【図３】理想的な再生信号を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置によるオフセットが生じた場合の誤差信号を得る方式を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置による振幅変動が生じた場合の誤差信号を得る方式を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置による再生クロックのずれが生じた場合の誤差信号を得る方式を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る光学的情報記録再生装置で用いる情報再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図８】多値情報ピットのレベルの違いによるトラック方向の幅を説明する図である。
【図９】トラックに対してランダムな情報ピットを記録した時の模式図と光スポットの関係を示す図である。
【図１０】光学シミュレーションのパラメータを説明する図である。
【図１１】光学シミュレーションで与えた情報ピットの形状を説明する図である。
【図１２】光学シミュレーションの計算結果で、連続する３つのセルに書かれた情報ピットの組合せに対する再生信号を説明する図である。
【図１３】セル中央値の振幅分布を示す図である。
【図１４】３タップの波形等化を説明する図である。
【図１５】波形等化後のセル中央値の振幅分布を示す図である。
【図１６】計算より求めた学習データを示す図である。
【図１７】図１６で用いたプログラムを示す図である。
【図１８】従来のデータ列を説明する図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 光学的情報記録再生装置
２ 制御回路
３ スピンドルモータ
４ 光ディスク
５ 光ヘッド
６ 光ヘッド制御回路
７ 情報記録回路
８ 情報再生回路
９ スピンドルモータコントローラ
１０ インターフェースコントローラ
１２ ＰＬＬ制御回路
１３ 再生信号サンプリング回路
１４ データ再生回路
１５ 学習データ記憶部
１６ 演算回路
１７ 誤差信号記憶部
１８ 誤差信号判定回路
２０ トラック、
２１ 情報ピット
２２ 光スポット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生方法において、
隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶し、
情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする光学的情報記録再生方法。
【請求項２】
前記誤差情報は、前記再生信号のオフセットを示す情報であることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項３】
前記誤差情報は、前記再生信号の振幅変動を示す情報であることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項４】
前記誤差情報は、前記再生クロックの位相誤差を示す情報であることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項５】
前記基準値と前記サンプル値との差を一定の期間積算し、その積算値に従って前記再生信号のオフセットを判定し、そのオフセット量に基づいて前記再生信号のオフセットを補正することを特徴とする請求項２記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項６】
前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の振幅が正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生信号の振幅変動を判定し、その振幅変動量に基づいて前記再生信号の振幅変動を補正することを特徴とする請求項３記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項７】
前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の傾きが正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生クロックの位相ずれを判定し、その位相ずれ量に基づいて前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする請求項４記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項８】
光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置において、
隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶する記憶手段と、
情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正する補正手段とを有することを特徴とする光学的情報記録再生装置。
【請求項９】
前記誤差情報は、前記再生信号のオフセットを示す情報であることを特徴とする請求項８記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記誤差情報は、前記再生信号の振幅変動を示す情報であることを特徴とする請求項８記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記誤差情報は、前記再生クロックの位相誤差を示す情報であることを特徴とする請求項８記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記補正手段は、前記基準値と前記サンプル値との差を一定の期間積算し、その積算値に従って前記再生信号のオフセットを判定し、そのオフセット量に基づいて前記再生信号のオフセットを補正することを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記補正手段は、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の振幅が正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生信号の振幅変動を判定し、その振幅変動量に基づいて前記再生信号の振幅変動を補正することを特徴とする請求項１０記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記補正手段は、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の傾きが正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生クロックの位相ずれ量を判定し、その位相ずれ量に基づいて前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする請求項１１記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１】
光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生方法において、
隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶し、
情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする光学的情報記録再生方法。
【請求項２】
前記誤差情報は、前記再生信号のオフセットを示す情報であることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項３】
前記誤差情報は、前記再生信号の振幅変動を示す情報であることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項４】
前記誤差情報は、前記再生クロックの位相誤差を示す情報であることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項５】
前記基準値と前記サンプル値との差を一定の期間積算し、その積算値に従って前記再生信号のオフセットを判定し、そのオフセット量に基づいて前記再生信号のオフセットを補正することを特徴とする請求項２記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項６】
前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の振幅が正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生信号の振幅変動を判定し、その振幅変動量に基づいて前記再生信号の振幅変動を補正することを特徴とする請求項３記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項７】
前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の傾きが正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生クロックの位相ずれを判定し、その位相ずれ量に基づいて前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする請求項４記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項８】
光スポットを用いて情報の記録再生を行う光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設けて、そのセル毎にトラック方向の情報ピットの幅または情報ピットの面積を変え、再生信号の振幅を多段階にすることにより複数レベルの多値情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置において、
隣接するセルのレベルの組み合わせに対する再生値を学習によって求め、その再生値を基準値として記憶する記憶手段と、
情報の再生に際して、再生クロックに従いサンプリングした前記再生信号のサンプル値と前記基準値との差から前記再生信号の誤差情報を検出し、その誤差情報に基づき前記再生信号及び／又は前記再生クロックの位相を補正する補正手段とを有することを特徴とする光学的情報記録再生装置。
【請求項９】
前記誤差情報は、前記再生信号のオフセットを示す情報であることを特徴とする請求項８記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記誤差情報は、前記再生信号の振幅変動を示す情報であることを特徴とする請求項８記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記誤差情報は、前記再生クロックの位相誤差を示す情報であることを特徴とする請求項８記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記補正手段は、前記基準値と前記サンプル値との差を一定の期間積算し、その積算値に従って前記再生信号のオフセットを判定し、そのオフセット量に基づいて前記再生信号のオフセットを補正することを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記補正手段は、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の振幅が正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生信号の振幅変動を判定し、その振幅変動量に基づいて前記再生信号の振幅変動を補正することを特徴とする請求項１０記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記補正手段は、前記基準値と前記サンプル値との差を、前記再生信号の傾きが正の場合と負の場合に分けて一定の期間積算し、その両者の積算値に従って前記再生クロックの位相ずれ量を判定し、その位相ずれ量に基づいて前記再生クロックの位相を補正することを特徴とする請求項１１記載の光学的情報記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２５７８０１（Ｐ２００８−２５７８０１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９９４６４（Ｐ２００７−９９４６４）
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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