多値情報記録再生方法及び装置

【課題】従来のセルの中央でサンプリングしたセル中央値だけから多値情報を判定するのではなく、符号間干渉の影響が軽微な再生信号も同時に用いて多値情報を判定する。
【解決手段】光スポットの中心がセルとそれに続くセルとの境界に来た時に再生信号をサンプリングした再生信号（セル間値）と、光スポットがセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号（セル中央値）の両方を用いてセルの多値情報を判断する。これにより、誤検出を低減でき、高密度多値記録再生を可能とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスク等の情報記録媒体に多値情報を記録又は再生する多値情報記録再生方法及び装置、特に、多値データ処理においてデータの誤り率を低減できる多値データ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスクにおいては渦巻状又は同心円状のトラック上に２値のデジタルデータが、エンボス加工等による凹凸のピット（ＲＯＭディスク）や無機・有機記録膜への穴形成（追記型ディスク）・結晶状態の違い（相変化ディスク）・磁化方向の違い（光磁気ディスク）等によって記録されている。これらの記録データを再生する際には、トラック上にレーザビームを照射して、その反射光の強度差や磁気カー効果による偏光方向の差等を検出し、再生ＲＦ信号を得ている。そして、得られた再生ＲＦ信号から２値のデータを検出している。
【０００３】
近年、これら光ディスクの記録容量の高密度化を図る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。一方では、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の技術も提案されている。
【０００４】
例えば、本願出願人は、多値記録再生技術として、特開平５−１２８５３０号公報において、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ッラク方向のシフト量の組み合せによって、多値情報を記録する記録方法と、その多値記録した情報ピットを再生する際、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再生方法とを提案している（特許文献１）。
【０００５】
また、光ディスク分野の研究における国際学会であるＩＳＯＭ２００３（Write−once Disks for Multi-level Optical Recording：予稿集Ｆｒ−Ｐｏ−０４）において、青紫色の光源（４０５ｎｍ）とＮＡ０．６５の光学系を用い、トラックピッチが０．４６μｍの光ディスクに対して、仮想的に設けた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った発表がなされている（非特許文献１）。
【０００６】
８レベルの情報ピットは、情報記録媒体に記録する時に、２値データから８レベルに変換された後に各セルに記録される。８値記録の場合、１つのセルが３ビットの２値データに対応していることになる。例えば、3ビットの情報に対して、図２に示すように（０，０，０）は０レベル、（０，０，１）は１レベル、（０，１，０）は２レベル、（０，１，１）は３レベル、（１，０，０）は４レベル、（１，０，１）は５レベル、（１，１，０）は６レベル、（１，１，１）は７レベルに対応させている。
【０００７】
また、８レベルの情報ピットの選択は、例えば、図２に示すようにセルのトラック方向の幅を１６等分し、レベル０を何も情報ピットを記録しない、レベル１を２／１６セル分の幅、レベル２を４／１６セル分の幅、レベル３を６／１６セル分の幅、レベル４を８／１６セル分の幅、レベル５を１０／１６セル分の幅、レベル６を１２／１６セル分の幅、レベル７を１４／１６セル分の幅とする。
【０００８】
このように選択した情報ピットをランダムに記録し、その反射光量を光検出器で受光し、得られた多値情報ピットからの再生信号を、光スポットの中心が、セルのトラック方向の幅の中央に来た時のタイミングでサンプリングすると、各レベルに対する再生信号の振幅として図３のような分布が得られる。
【０００９】
ここで、情報ピットが何も書かれていないレベル０が続く時の再生信号の振幅の大きさを『１』、レベル７の情報ピットが連続して記録されている時の再生信号の振幅の大きさを『０』として規格化している。
【００１０】
各レベルに対応する再生信号の値が幅を持つのは、注目している情報ピットの前後に書かれている情報ピットからの影響（符号間干渉）を受けるからである。図３のように隣のレベルと再生信号の振幅分布が重なっていると、固定した閾値では分離検出できないことが分かる。
【００１１】
ＩＳＯＭ２００３の発表の例には、これを解決するために、注目している情報ピットの値と、その前後の情報ピットの値とが予め分かっているピット列からの再生信号を読み取り記憶しておき（学習）、実際の情報ピットからの再生信号と記録しておいた値とを比べて（相関をみる）、分離検出する方式が述べられている。
【特許文献１】特開平５−１２８５３０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】
【００１２】
光ディスクにおいては、各種光ディスク間の反射率の違いや、１つの光ディスク内における内周側と外周側での再生周波数特性の違い等、再生信号には種々の要因でレベル変動や振幅変動が発生するため、上記のような分離検出方式を用いても、再生信号を誤った値で検出してしまうことがある。
【００１３】
特に、青紫色の光源（４０５ｎｍ）とＮＡ０．８５光学系を用い、光スポットを微小化して、およそ３０Gbit／inch²程度の高密度化を狙おうとすると、符合間干渉の量が更に多くなり、図３に示す各レベルに対する再生信号の振幅分布の重なりが増え、そのままでは再生誤りが増加するという欠点があった。
【００１４】
本発明の目的は、従来の分離検出方式より精度良く多値情報を判定することで誤検出を低減でき、高密度多値記録或いは再生が可能な多値情報記録再生方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、光スポットを用いて、光学的情報記録媒体のトラック上に仮想的に一定間隔のセルを設けて、前記セルにトラック方向の情報ピットの幅又は情報ピットの面積を変えることによって多値情報を記録し、或いは再生する多値情報記録再生方法において、前記光スポットの中心がセルとそれに続くセルとの境界に来た時に再生信号をサンプリングしたセル間値と、セルの中央でサンプリングしたセル中央値との両方に基づいてセルの多値情報を判断することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、光スポットを用いて、光学的情報記録媒体のトラック上に仮想的に一定間隔のセルを設けて、前記セルにトラック方向の情報ピットの幅又は情報ピットの面積を変えることによって多値情報を記録し、或いは再生する多値情報記録再生装置において、前記光スポットの中心がセルとそれに続くセルとの境界に来た時に再生信号をサンプリングしたセル間値を検出する手段と、前記光スポットの中心がセルの中央に来た時に再生信号をサンプリングしたセル中央値を検出する手段と、前記セル間値及びセル中央値に基づいてセルの多値情報を判断する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、光スポットの中心がセルとそれに続くセルとの境界に来た時に再生信号をサンプリングしたセル間値と、セルの中央でサンプリングしたセル中央値との両方に基づいてセルの多値情報を判断する。即ち、セル中央値だけでなく、符号間干渉の影響が軽微なセル間値を用いて多値情報を判断することで誤検出を低減する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来のセルの中央でサンプリングしたセル中央値だけから多値情報を判定するのではなく、符号間干渉の影響が軽微なセルとそれに続くセルとの境界で得たセル間値も同時に用いて多値情報を判定することにより、誤検出を低減でき、高密度多値記録再生が可能となる。
【００１９】
また、セル間値及びセル中央値から求めた多値情報の候補値において、学習パターン情報との差分の絶対値を計算し、これを比較することで注目セルの多値情報を判定することで、注目セルの多値情報の精度を向上できる。
【００２０】
更に、セル間値及びセル中央値から求めた多値情報の候補値をセル系列で記憶しておき、その相互関係を常にモニタすることによって注目セルの多値情報を判定訂正することで、より注目セルの判断の精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る多値情報記録再生装置の一実施形態を示す概略ブロック図である。図１において、１は螺旋状または同心円状のトラックが形成された情報記録媒体であるところの光ディスク、２は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータである。この光ディスク１に図２で説明したようにトラック方向に仮想的に一定間隔のセルを設け、そのセルに情報ピットの幅（又は情報ピットの面積）を変えることによって多値情報を記録再生するものである。
【００２２】
３は光ディスク１に対して多値情報を記録或いは再生するための光ヘッドであり、光源の半導体レーザからのレーザ光を対物レンズで集光して光ディスク１上に光スポットを照射する。また、その光スポットの光ディスク１からの反射光は光ヘッド３内の光検出器で検出され、演算増幅回路４に送られる。
【００２３】
演算増幅回路４は光ヘッド３の光検出器の信号を処理することで光スポットを光ディスク１の所望のトラック上に沿って走査するように制御するためのフォーカスエラー信号／トラッキングエラー信号を検出する。サーボ回路５はその信号に基づいて光ヘッド３内のフォーカスアクチュエータ／トラッキングアクチュエータを制御することでフォーカス制御及びトラッキング制御を行う。また、サーボ回路４はスピンドルモータ２を制御し、線速度一定或いは角速度一定等の光ディスク１の回転制御を行う。
【００２４】
光ディスク１に多値情報を記録する場合には、２値データ入力６を多値化回路７により多値データに変換し、変調回路８により多値データに応じた信号を出力する。レーザ駆動回路９はその信号に応じて光ヘッド３内の半導体レーザを駆動し、光ディスク１のトラック上に多値情報に従ったマークを記録する。
【００２５】
また、多値情報を再生する場合には、光ヘッド３から再生用の光スポットを光ディスク１上に照射し、光検出器でその反射光を受光する。その検出信号を演算増幅回路4によって信号処理し、得られた信号をＡＤ変換回路１０によりデジタル信号に変換し、セル中央値／セル間値分離検出回路１２によりセル中央値とセル間値に分離する。
【００２６】
これらの処理はＰＬＬ回路１１によって作成されたクロックを用いて行う。セル中央値／セル間値分離検出回路１２により分離されたセル中央値はセル中央値用波形等化回路１３により波形等化処理がなされ、セル間値はセル間値用波形等化回路１４により波形等化処理がなされる。そして、学習用メモリ１７から学習テーブルデータの参照値を読み出し、後述するようにこの両者の値に基づいて多値データ判定回路１５は多値レベルを判定する。更に、多値−２値変換回路１６により２値データに変換し、２値データ出力１８として出力する。
【００２７】
次に、多値情報の再生方法について詳細に説明する。前述したようにセル中央値／セル間値分離検出回路１２ではサンプリングしたデジタル信号をセル中央値とセル間値にそれぞれ分離して検出する。ここで、セル中央値とセル間値のサンプリング位置の違いとそれぞれの特徴を図４、図５を用いて説明する。
【００２８】
図４はセル中央値をサンプリングしている際の前後のセルと光スポットの位置関係を示す。一例として、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）、セルの大きさを０.２μｍとする。このパラメーにおいて注目セルのセル中央値は、先行セルと後行セルのレベルが０〜７に変化することで、同じ値をとらず、符号間干渉の影響で幅を持つことが実験的に分かっている。
【００２９】
これは、図４で真中のセル上にある光スポットの裾が左右のセル上にかかっていることからも直感的に分かる。このセル中央値に対する符号間干渉の影響は、光スポットの大きさに対してセルが小さくなるほど大きくなっていく。
【００３０】
図５はセル間値をサンプリングする際の、左右のセルの境界に光スポットが来た時の位置関係を示すものである。光スポットの大きさ０.４０５μｍに対して、２つ分のセルの幅は０．４μｍであり、光スポットのほとんどが左右のセル上にある。つまり、左右のセルの境界でサンプリングされたセル間値はその外側からの影響がほとんど無く、左右のセルより外側からの符号間干渉の影響が小さいものとなる。
【００３１】
以上のようなセル中央値とセル間値は、セル中央値／セル間値分離検出回路１２においてＰＬＬ回路１１で生成される多値データに同期したクロックでそれぞれサンプリングして得られる。セル中央値サンプリング用のクロックとセル間値サンプリング用のクロックは同じ周波数であって、互いに1／２周期（1つのセルを1周期とする）位相が異なるものである。
【００３２】
その後、セル中央値とセル間値それぞれの再生信号に対して対応するセル中央値用波形等化回路１３やセル間値用波形等化回路１４で波形等化を行う。まず、セル中央値用波形等化回路１３について説明する。セル中央値用波形等化回路１３によって注目している情報ピットの再生信号は、前後に書かれている情報ピットからの符号間干渉が抑圧される。ここで、符号間干渉が抑圧される効果を示す一例として図６を参照して説明する。
【００３３】
図６は青紫色の光源（４０５ｎｍ）とＮＡ０．８５の光学系を用い、トラックピッチが０．３２μｍの光ディスクに対して、仮想的に設けた一つの情報ピットを記録するセルの大きさを０．２０μｍとし、８レベルの多値データを再生した場合において、波形等化を行う前後でのセル中央値の再生信号レベルのヒストグラムを示すシミュレーション結果である。図６（ａ）は波形等化前のセル中央値の再生信号、図６（ｂ）は波形等化後のセル中央値の再生信号である。図６から分かるように再生信号は波形等化を行うことで、０〜７レベルに分離され、多値データとして検出することが容易となる。
【００３４】
次に、セル間値用波形等化回路１４について説明する。セル間値用波形等化回路１４によって、左右のセルの境界のセル間値は、左右の更に外側に書かれている情報ピットからの符号間干渉が抑圧される。セル中央値と同様に、符号間干渉が抑圧される効果を示す一例として図７を参照して説明する。
【００３５】
図７は波形等化を行う前後でのセル間値の再生信号レベルのヒストグラムを示すシミュレーション結果であり、図６と同様のパラメータを用いて計算を行ったものである。図７（ａ）は波形等化前のセル間値の再生信号、図７（ｂ）は波形等化後のセル間値の再生信号を示す。図７から分かるように波形等化等の信号処理を加えなくても、セル間値の再生信号は０〜１４の１５値に分離していることが分かる。もちろん、波形等化を行えば、更に分離度を高めることができる。ここで、再生信号が１５値に分離されているのは、隣り合う２つのセルにおける多値レベルの和が同じであれば、セル間値も同じレベルをとるためである。
【００３６】
このことを図８を用いて説明する。図８はセル間値の左右のセルの多値レベルの組合せを示す図である。左右のセルの組合せは全部で８×８＝６４通りあるが、セル間値の再生信号がとりうるレベルは１５値となる。つまり、左右の多値レベルを足し合わせたものが、セル間値の値になっていることが分かる。
【００３７】
このことから、前のセルの多値レベルが既知であるならば、セル間値を検出することで後ろのセルのレベルが一義的に決定できる。例えば、前のセルのレベルが『３』と分かっていたとし、セル間値が『７値』と検出できたとすると、後ろのセルのレベルは７−３＝４より『４』と判断できる。一般的には、前のセルのレベルが『Ｘ』（０≦Ｘ≦７、Ｘは整数）、後ろのセルのレベルが『Ｙ』（０≦Ｙ≦７、Ｙは整数）、セル間値を『Ｚ』（０≦Ｚ≦１４、Ｚは整数）とすると、Ｘ＋Ｙ＝Ｚ（または、Ｚ−Ｘ＝Ｙ）となっている。
【００３８】
このようにしてセル中央値とセル間値の波形等化が行われた後、多値データ判定回路１５により判定結果の多値データが出力され、更に、多値−２値変換回路１６で２値データに変換された後、出力される。
【００３９】
次に、多値データ判定回路１５における多値データの判定方法について図９〜図１５を参照して詳細に説明する。本実施形態では、０〜７の８値の多値データを再生するものとする。図９は多値データ判定回路１５における多値データの判定方法を説明する図である。多値データ判定回路１５は、主にセル中央値判定部１９、セル間値判定部２０、最終値判定部２１に別れている。
【００４０】
最初に、セル中央値判定部１９について説明する。セル中央値判定部１９は図４で説明したような３つの連続セル（先行セル、注目セル、後行セル）を考えて判定するものである。多値データ判定回路１５はセル中央値の再生信号が入力されると、ステップ１で操作を開始する。
【００４１】
次いで、ステップ２で、先行セルの値を決定する（これは、１ステップ前に求めた注目セルの値を選択する）。例えば、１ステップ前に判定した注目セルの値が『７』だった場合には、先行セルの値は『７』として選択する（ここで言う「選択」とは最終的な判定ではなく、仮決めを意味する）。或いは、先行セルの値を選択する方法として、セル中央値の再生信号（光スポットが先行セルの中央に位置する時のサンプリング値）を各レベルに応じた複数の閾値でレベルスライスして決定しても良い。
【００４２】
次に、ステップ３で、後行セルの値をセル中央値の再生信号（光スポットが後行セルの中央に位置する時のサンプリング値）をレベルスライスして選択する（レベルスライスで最も近い値を選択）。例えば、後行セルの値が『７』として選択されたとする。ここまでで、３つの連続セルのうち先行セルと後行セルの値が選択されたことになる。
【００４３】
次に、ステップ４で、先行セルと後行セルの値を用いてセル中央値学習テーブル（図１０）からセル中央値の再生信号に最も近い注目セルの値を選択する。更に、ステップ５で２番目に近い値を選択する。また、ステップ６で、ステップ４及びステップ５で選択した値をそれぞれ第１候補『ａ』、第２候補『ｂ』として決定する。
【００４４】
このセル中央値判定部１９におけるステップ４〜６について図１０、図１１を用いて更に詳細に説明する。図１０は多値データの判定に用いる学習テーブルを示す。図１０（ａ）はセル中央値学習テーブルであり、先行セル、注目セル、後行セルがとりうるすべての組合せ、全５１２パターン（８×８×８）のテーブルが作られている。５１２パターンの情報は光ディスク１上のユーザデータ領域の先頭部分に記録されており、ユーザデータ領域の情報を再生する前に各パターンの注目セルのセル中央値の再生信号を検出して、そのサンプリング値を学習用メモリ１７に参照値として記憶させる。
【００４５】
次に、図１１を用いて図９のセル中央値判定部１９におけるステップ４〜６のセル中央値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する。まず、ステップ１１で操作を開始する。ステップ１２で、サンプリングされたセル中央値の再生信号は順次セル中央値判定部に入力されていく。また、ステップ１３で学習用メモリ１７にアクセスし、ステップ１４でセル中央値が入力される毎に図１０（ａ）のセル中央値学習テーブルで得られた参照値を学習用メモリ１７から順次読み出す。
【００４６】
ここで、読み出すテーブルは先行セルと後行セルの値が『７』として選択されたので（図９の説明を参照）、全５１２パターンから８パターン、即ち（７，０，７）〜（７，７，７）の組合せに絞られる。次に、ステップ１５で、セル中央値と８パターンの参照値との差分の絶対値を計算し、これをＭ値とする。ステップ１６では、８つのＭ値を比較して、注目セルの値が『ａ』の場合にそのＭ値（これをＭ（ａ）と表す）が最も小さくなるとして、『ａ』をセル中央値判定部１９における第１候補値として決定する。
【００４７】
更に、注目セルの値が『ｂ』の場合にそのＭ値（これをＭ（ｂ）と表す）が２番目に小さくなるとして、『ｂ』をセル中央値判定部１９における第２候補値として決定する。その後、ステップ１７に進み、操作を終了する。以上がセル中央値判定部１９の説明である。
【００４８】
続いて、図９に戻ってセル間値判定部２０における注目セルの値を決定する方法について図１０、図１２を用いて詳細に説明する。図９に示すようにセル間値判定部２０は、ステップ７で、ステップ２で決定した先行セルの値を用いてセル間値学習テーブル（図１０）からセル間値の再生信号に最も近い注目セルの値を選択する。更に、ステップ８で、ステップ７で選択した値を候補値『ｘ』として決定する。
【００４９】
セル間値判定部２０におけるステップ７、８について図１０、図１１を用いて詳細に説明する。図１０（ｂ）はセル間値学習テーブルであり、先行セル、注目セルがとりうるすべての組合せ、全６４パターン（８×８）のテーブルが作られている。６４パターンの情報も同様に光ディスク１上のユーザデータ領域の先頭部分に記録されており、ユーザデータ領域の情報を再生する前に各パターンの注目セルのセル間値の再生信号を検出して、そのサンプリング値を学習用メモリ１７に参照値として記憶させる。
【００５０】
次に、図１２を用いて、図９のセル間値判定部２０におけるステップ７、８のセル間値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する。まず、ステップ１８で操作を開始する。また、ステップ１９で、サンプリングされたセル間値の再生信号は順次セル間値判定部２０に入力されていく。また、ステップ２０で、学習用メモリ１７にアクセスして、ステップ２１で、セル間値が入力される毎に図１０（ｂ）のセル間値学習テーブルで得られた参照値を学習用メモリ１７から順次読み出す。
【００５１】
ここで、読み出すテーブルは先行セルの値が『７』として選択されたので（図９の説明を参照）、全６４パターンから８パターン、即ち、（７，０）〜（７，７）の組合せに絞られる。次に、ステップ２２で、セル間値と８パターンの参照値との差分の絶対値を計算し、これをＭ値とする。ステップ２３では、８つのＭ値を比較して、注目セルの値が『ｘ』の場合にそのＭ値（これをＭ（ｘ）と表す）が最も小さくなるとして、『ｘ』をセル間値判定部における候補値として決定する。その後、ステップ２４に進み、操作を終了する。以上がセル間値判定部２０の説明である。
【００５２】
再び、図９に戻ってセル中央値判定部１９とセル間値判定部２０でそれぞれ得られた候補値を用いて最終的に判定を行う最終値判定部２１のアルゴリズムについて、図１３、図１４、図１５を用いて詳細に説明する。
【００５３】
図１３はその最終値判定部２１における処理動作の流れを示す。まず、ステップ２５で操作を開始する。ステップ２６で、多値レベルの候補である『ａ』、『ｂ』、『ｘ』と、それぞれに対応したＭ値であるＭ（ａ）、Ｍ（ｂ）、Ｍ（ｘ）を入力する。また、ステップ２７で、先行セルで選択された候補値である『ａ’』、『ｘ’』をメモリから読み出す。『ａ’』、『ｘ’』は後述するステップ３０で１ステップ前の一連の最終値判定動作の終了前に『ａ』、『ｘ』をメモリに記憶させたものである。これらのパラメータを用いて、ステップ２８で注目セルの多値レベルを最終的に判定し、その後、ステップ２９で先行セルの多値レベルを訂正する。更に、ステップ３０で『ａ』、『ｘ』をメモリに記憶させた後、ステップ３１に進み、操作を終了する。
【００５４】
次に、注目セルの多値レベルを最終的に判定するステップ２８のアルゴリズムについて図１４を用いて詳細に説明する。ステップ３２で操作を開始する。次いで、ステップ３３で、ａ＝ｘの場合を考える。これは正解率がかなり高いと考えられるので、ステップ３５に進み、注目セルの値は『ａ』と判定して、ステップ４２で操作を終了する。次に、ステップ３４に進み、ａ≠ｘ、且つ、ｂ＝ｘの場合を考える。
【００５５】
この場合は、正解を『ａ』又は『ｘ』とするかの判断が難しいので、他のパラメータを考慮して判断する必要がある。本発明では、先行セルで１ステップ前に選択された候補値である『ａ’』、『ｘ’』と、学習テーブルの参照値との差分の絶対値であるＭ（ａ）、Ｍ（ｂ）、Ｍ（ｘ）をパラメータとして考える。
【００５６】
次に、ステップ３６〜３９における『ａ’』、『ｘ’』を考慮して判断する方法について述べる。これは、先行セルにおける候補値と注目セルにおける候補値との関係を調べることで、より注目セルの判断の精度を上げることを目的とする。即ち、先行セルにおける判定結果が実際の正しい値とは異なる場合、必然的に注目セルと先行セルの候補値がある規則が持つことを利用する。まず、誤ってｘ’を先行セルの最終値として判定してしまった場合を考える。
【００５７】
例えば、先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『３』、ｘ’が『２』の時に、誤ってｘ’の『２』を最終的な判定値として選択した場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『４』となる確率が高い。何故なら、前述したように前のセルのレベルが『Ｘ』（０≦Ｘ≦７、Ｘは整数）、後ろのセルのレベルが『Ｙ』（０≦Ｙ≦７、Ｙは整数）、セル間値を『Ｚ』（０≦Ｚ≦１４、Ｚは整数）とすると、Ｘ＋Ｙ＝Ｚ（または、Ｚ−Ｘ＝Ｙ）の関係が成り立っているからである（この場合、Ｚ＝６となる）。
【００５８】
これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ３６、或いは、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ３７、
となる。
【００５９】
ステップ３６、３７を満たす場合、『ｘ』は誤っている可能性が高いので、ステップ３５で注目セルは『ａ』として最終的に判定して、ステップ４２で操作を終了する。
【００６０】
逆に、誤ってａ’を先行セルの最終値として判定してしまった場合を考える。先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『４』、ｘ’が『３』の時に、誤ってａ’の『４』を最終的な判定値として選択したとする。その場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『２』となる確率が高い。
【００６１】
これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ３８、或いは、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ３９、
となる。
【００６２】
ステップ３８、３９を満たす場合、『ｘ』は誤っている可能性が高いので、ステップ３５で注目セルは『ａ』として最終的に判定して、ステップ４２で操作を終了する。以上が『ａ’』、『ｘ’』を考慮して判断する方法である。
【００６３】
更に、ステップ３６〜３９のいずれの条件にも該当しなかった場合には、第２の方法として、Ｍ（ａ）、Ｍ（ｂ）、Ｍ（ｘ）を考慮して判断する。即ち、
｜Ｍ（ｂ）−Ｍ（ａ）｜＜ｅ、且つ、Ｍ（ａ）＞Ｍ（ｘ） …ステップ４０
の条件を満たす場合、ステップ４１で注目セルは『ｘ（＝ｂ）』として最終的に判定する。ここで、ｅはある定数であり、例えば、各多値レベル間でのセル中央値の再生信号レベル差の１／２〜１／４の値に設定するのが望ましい。
【００６４】
つまり、｜Ｍ（ｂ）− Ｍ（ａ）｜＜ｅの条件を満たす場合、セル中央値の再生信号から『ａ』か『ｂ』であるかを判断するのは極めて難しいことを示しており、究極的に｜Ｍ（ｂ）−Ｍ（ａ）｜＝０の場合を考えると、注目セルが『ａ』か『ｂ』であるかの確率はそれぞれ５０％となる。従って、Ｍ（ａ）＞Ｍ（ｘ）の条件を満たす場合、注目セルは『ｘ（＝ｂ）』である確率が高いと判断して、ステップ４２で操作を終了する。
【００６５】
最後に、ステップ３３、３４の条件を満たさない場合（ａ≠ｘ、且つ、ｂ≠ｘの場合）を考える。これは、『ｘ』は誤っている可能性が高いので、ステップ３５で注目セルの値を『ａ』と判定して、ステップ４２で操作を終了する。何故なら、多値記録の場合、再生時のエラーはおおむね±１レベル以内である事がシミュレーション結果から分かっており（『ａ』か『ｂ』が正解となる）、『ｘ』が正解である確率は極めて低いからである。
【００６６】
次に、図１３に戻って、ステップ２８で注目セルの多値レベルを最終的に判定した後、ステップ２９で先行セルの多値レベルを訂正する。
【００６７】
図１５はステップ２９の先行セルの多値レベルを訂正するアルゴリズムを示す。まず、ステップ４３で操作を開始する。次に、ステップ４４〜４７において図１４で説明したように先行セルにおける候補値と注目セルにおける候補値との関係を調べることで、先行セルで最終的に判定された値を訂正する。
【００６８】
即ち、注目セルと先行セルの候補値がある規則が持つ場合に、先行セルにおける判定結果が実際の正しい値とは異なっていると判断するものである。例えば、先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『３』、ｘ’が『２』の時に、誤ってｘ’の『２』を最終的な判定値として選択した場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『４』となる確率が高い。
【００６９】
これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ４４、或いは、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ４５、
となる。
【００７０】
従って、ステップ４４、４５を満たす場合には、ステップ４８に進んで先行セルを『ａ’』に訂正して、ステップ５１で操作を終了する。この場合、先行セルをｘ’の『２』と判定したのは誤っていると考え、ａ’の『３』に訂正する。
【００７１】
逆に、誤ってａ’を先行セルの最終値として判定してしまった場合を考える。先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『４』、ｘ’が『３』の時に、誤ってａ’の『４』を最終的な判定値として選択したとする。その場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『２』となる確率が高い。
【００７２】
これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ４６、或いは、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ４７、
となる。
【００７３】
ステップ４６、４７を満たす場合、ステップ４９に進んで先行セルを『ｘ’』に訂正して、ステップ５１で操作を終了する。この場合、先行セルをａ’の『４』と判定したのは誤っていると考え、ｘ’の『３』に訂正する。
【００７４】
以上が図１３の最終値判定部の詳細であり、本発明の特徴とする多値データ判定回路１５における多値データの判定方法である。
【００７５】
なお、補足として、本発明に係る光ディスク装置において、入力した２値データに対し誤り訂正を行うためのデータを付加する誤り訂正用データ付加回路、所定量のデータの区切りを示すための同期信号を付加する同期信号付加回路等には言及していないが、本発明の本質は何ら変わるところはない。以上が本発明における多値情報を記録或いは再生する多値情報記録再生方法及び装置の説明である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る多値情報記録再生装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】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とそれに対応する３ビットの組合せを説明する図である。
【図３】セル中央値の振幅分布を説明する図である。
【図４】セル中央値をサンプリングしている際の前後のセルと光スポットの位置関係を説明する図である。
【図５】セル間値をサンプリングしている際の前後のセルと光スポットの位置関係を説明する図である。
【図６】８レベルの多値データを再生する場合の波形等化を行う前後でのセル中央値の再生信号レベルのヒストグラムを示すシミュレーション結果を示す図である。
【図７】波形等化を行う前後におけるセル間値の再生信号レベルのヒストグラムを示すシミュレーション結果を示す図である。
【図８】セル間値の左右のセルの多値レベルの組合せを示す図である。
【図９】多値データ判定回路における多値データの判定方法を説明する図である。
【図１０】多値データの判定に用いる学習テーブルを示す図であり、（ａ）はセル中央値学習テーブル、（ｂ）はセル間値学習テーブルを示す図である。
【図１１】図９におけるセル中央値判定部のセル中央値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する図である。
【図１２】図９におけるセル間値判定部のセル間値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する図である。
【図１３】図９における最終値判定部のアルゴリズムを説明する図である。
【図１４】図１３における注目セルの多値レベルを判定するアルゴリズムを説明する図である。
【図１５】図１３における先行セルの多値レベルを訂正するアルゴリズムを説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
１光ディスク（情報記録媒体）
２スピンドルモータ
３光ヘッド
４演算増幅回路
５サーボ回路
６２値データ入力
７多値化回路
８変調回路
９レーザ駆動回路
１０ＡＤ変換回路
１１ＰＬＬ回路
１２セル中央値／セル間値分離検出回路
１３セル中央値用波形等化回路
１４セル間値用波形等化回路
１５多値データ判定回路
１６多値−２値変換回路
１７学習用メモリ
１８２値データ出力
１９セル中央値判定部
２０セル間値判定部
２１最終値判定部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スポットを用いて、光学的情報記録媒体のトラック上に仮想的に一定間隔のセルを設けて、前記セルにトラック方向の情報ピットの幅又は情報ピットの面積を変えることによって多値情報を記録し、或いは再生する多値情報記録再生方法において、前記光スポットの中心がセルとそれに続くセルとの境界に来た時に再生信号をサンプリングしたセル間値と、セルの中央でサンプリングしたセル中央値との両方に基づいてセルの多値情報を判断することを特徴とする多値情報記録再生方法。
【請求項２】
前記セル中央値は、各レベルに応じた複数の閾値によってレベルスライスして得られた候補値から決定することを特徴とする請求項１に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項３】
前記閾値は、前後のセルの多値情報或いは前記セル間値及びセル中央値に基づいて値が調整されることを特徴とする請求項２に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項４】
前記セル中央値は、対象となる注目セルに先行する先行セル、後行する後行セル、又は先行セル及び後行セルの多値判定値を参照して得られた候補値から判定することを特徴とする請求項１に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項５】
３つの連続する先行セル、注目セル、後行セルのマークを１つのグループとする全ての組合せパターンに応じた注目セルのセル中央値の再生信号を学習パターン情報として予め学習し、これを前記注目セルの多値判定に参照値として用いることを特徴とする請求項４に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項６】
前記先行セルの多値判定値は、前記候補値を得るための各レベルに応じた複数の閾値によるレベルスライスによって決定されることを特徴とする請求項２、４に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項７】
前記先行セルの多値判定値は、前記セル間値とセル中央値の両方を用いて最終的に判断された多値情報であることを特徴とする請求項４に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項８】
前記後行セルの多値判定値は、前記候補値を得るための各レベルに応じた複数の閾値によるレベルスライスによって決定されることを特徴とする請求項２、４に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項９】
前記セル間値は、対象となる注目セルに先行する先行セルの多値判定値を参照して得られた候補値から判定することを特徴とする請求項１に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項１０】
前記先行セルの多値判定値は、前記セル間値とセル中央値の両方を用いて最終的に判断された多値情報であることを特徴とする請求項９に記載の多情報記録再生方法。
【請求項１１】
前記先行セルの多値判定値は、前記候補値を得るための各レベルに応じた複数の閾値によるレベルスライスによって決定された多値判定値、又は前記セル間値とセル中央値の両方を用いて最終的に判断された多値判定値であることを特徴とする請求項６、７又は９に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項１２】
２つの連続するセル（先行セル、注目セル）のマークを１つのグループとする全ての組合せパターンに応じた先行セルと注目セルのセル間値の再生信号を学習パターン情報として予め学習し、これを前記注目セルの多値判定に参照値として用いることを特徴とする請求項９に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項１３】
前記セル中央値から求めた第１候補値を『ａ』、第２候補値を『ｂ』、セル間値から求めた候補値を『ｘ』として、ａ＝ｘである場合、注目セルの多値情報を『ａ』と判定することを特徴とする請求項９に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項１４】
ｘ＝ｂである場合、セル中央値及びセル間値と学習パターン情報との差分の絶対値であるＭ（ａ）、Ｍ（ｂ）、Ｍ（ｘ）が、
｜Ｍ（ｂ）− Ｍ（ａ）｜＜ｅ、且つ、Ｍ（ａ）＞Ｍ（ｘ）ｅ：定数
の条件を満たす場合、注目セルの多値情報を『ｘ（＝ｂ）』と判定することを特徴とする請求項１３に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項１５】
前記注目セルに先行する先行セルにおいて、セル中央値から求めた第１候補値を『ａ’』、セル間値から求めた候補値を『ｘ’』として、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０、
又は、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０
の条件を満たす場合、注目セルの多値情報を『ａ』と判定することを特徴とする請求項１３に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項１６】
前記セルに先行する先行セルにおいて、セル中央値から求めた第１候補値を『ａ’』、セル間値から求めた候補値を『ｘ’』として、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０、又は、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０の条件を満たす場合、先行セルの多値情報を『ａ’』に訂正し、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０、又は、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０の条件を満たす場合、先行セルの多値情報を『ｘ’』に訂正することを特徴とする請求項１３に記載の多値情報記録再生方法。
【請求項１７】
光スポットを用いて、光学的情報記録媒体のトラック上に仮想的に一定間隔のセルを設けて、前記セルにトラック方向の情報ピットの幅又は情報ピットの面積を変えることによって多値情報を記録し、或いは再生する多値情報記録再生装置において、前記光スポットの中心がセルとそれに続くセルとの境界に来た時に再生信号をサンプリングしたセル間値を検出する手段と、前記光スポットの中心がセルの中央に来た時に再生信号をサンプリングしたセル中央値を検出する手段と、前記セル間値及びセル中央値に基づいてセルの多値情報を判断する手段とを備えたことを特徴とする多値情報記録再生装置。

【図１】