波形等化回路および波形等化方法
【課題】回折限界を超えた高密度記録情報の再生信号をＰＲ（１，２，２，２，1）等化する場合、ＬＭＳ方式の適応等化フィルタだけでは最適解収束できず、収束させる為には、先に１３タップ程度で適切なフィルタ特性を持つ固定フィルタ配置が必要となる。しかし、固定フィルタの特性を最適化するには可変パラメータが多く非常に困難であった。
【解決手段】本発明によれば、可変パラメータを減らし、固定フィルタ特性の最適化を容易化することが可能となる。
【解決手段】本発明によれば、可変パラメータを減らし、固定フィルタ特性の最適化を容易化することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに記録されたデジタル情報をＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式によって再生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの高密度化により、記録マークの最短マーク長が光学的な分解能の限界に近づき、符号間干渉の増大およびＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ）の劣化がより顕著となり、信号処理方法として、ＰＲＭＬ方式等を用いることが一般的になりつつある。
【０００３】
ＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）と最尤復号（ＭＬ）とを組み合わせた技術であり、既知の符号間干渉が起こることを前提に再生波形から最も確からしい信号系列を選択する方式である。このため、従来のレベル判定方式よりも復号性能が向上することが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
記録媒体から再生された信号は、波形等化器やデジタルフィルタなどを用いて所定の周波数特性を持つようにパーシャルレスポンス等化された後、ビタビ復号などを用いて最も確からしい状態遷移列を選択することによって対応した２値化データに復号することによりデータが再生される。
【０００５】
光ディスクの高密度化がさらに進むと、符号間干渉およびＳＮＲ劣化がさらに問題となる。再生性能を維持するためには、ＰＲＭＬ方式を高次の方式にすることで対応可能と非特許文献１に記載されている。例えば、図４（Ａ）に示すように、１２ｃｍの光ディスクの記録層１層当たりの記録容量が２５ＧＢである従来の記録密度のＢＤの場合、レーザ波長９０４は４０５ｎｍ、対物レンズ９０３の開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ；ＮＡ）は０．８５、トラック９００に記録される最短記録マーク２Ｔ９０２の長さは１４９ｎｍであり、この場合はＰＲ（１，２，２，１）ＭＬ方式を採用することで、再生性能を維持することができたが、図４（Ｂ）に示すように、さらに記録密度を高めて１層当たりの記録容量が３３．４ＧＢの場合、トラック９００に記録される最短記録マーク２Ｔ９０６の長さは１１１．５ｎｍとなり、ＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬ方式を採用する必要があることが説明されている。このように、光ディスクの高密度化に比例して、高次のＰＲＭＬ方式を採用する傾向は続くと予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００５／０３１７４３号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】図解 ブルーレイディスク読本 オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２は、５Ｔ分の２値化データのビットパターン２００に対する信号期待値のレベル２０２を示している。例えばＢＤの場合、１−７変調方式であるため最短マーク／スペースの長さは２Ｔとなり、５Ｔ分のビットパターン２００は全部で３２通りあるが、このうち１Ｔが含まれるものを除去すれば図２の状態２０１に示すように１６通りのパターンに絞られる。これらの１６通りのビットパターン２００に対し、ＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性で畳込むと０から８の９レベルとなり、信号期待値２０２はこれら９レベルを中心レベル４を０として−４から＋４の値としたものである。図３は、図２で求めたビットパターン２００と信号期待値２０２に基づいて、２Ｔから９Ｔまでの理想的な信号波形を示している。信号３００は２Ｔ波形、信号３０１は３Ｔ波形、信号３０２は４Ｔ波形、信号３０３は５Ｔ波形、信号３０４は６Ｔ波形、信号３０５は７Ｔ波形、信号３０６は８Ｔ波形、信号３０７は９Ｔ波形である。信号レベル３０８は信号期待値レベル＋４、信号レベル３０９は信号期待値レベル＋３、信号レベル３１０は信号期待値レベル＋２、信号レベル３１１は信号期待値レベル＋１、信号レベル３１２は信号期待値レベル０（中心レベル）、信号レベル３１３は信号期待値レベル−１、信号レベル３１４は信号期待値レベル−２、信号レベル３１５は信号期待値レベル−３、信号レベル３１６は信号期待値レベル−４である。ここで、信号振幅を−０．５から＋０．５とすると、各信号期待値レベルの間隔は０．１２５ずつとなる。
【０００９】
図５（Ａ）は、１層当たりの記録容量が３０ＧＢの光ディスクのトラックから再生した再生信号の周波数スペクトラムを示した図であり、図５（Ｂ）は１層当たりの記録容量が３３．４ＧＢの光ディスクのトラックから再生した再生信号の周波数スペクトラムを示した図である。光学的伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＯＴＦ）のゲインが得られる記録密度は、トラックに照射するレーザの波長がλ、レーザをトラックに集光する対物レンズの開口数がＮＡ、トラック上に記録される最短マーク長がＴｍおよび最短スペース長がＴｓとした場合に、（Ｔｍ＋Ｔｓ）＜λ／（２ＮＡ）の条件を満たす記録密度である。レーザ波長λ＝４０５ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．８５の場合、最短記録マーク２Ｔの長さがＴｍ＝Ｔｓ＝１１９．１ｎｍ、すなわち1層当たりの記録容量が３１．２７ＧＢとなる記録密度がＯＴＦカットオフ周波数（回折限界に相当する空間周波数）を超える記録密度に相当する。図５（Ａ）の場合はＯＴＦカットオフ周波数を超えていないが、図５（Ｂ）の場合はＯＴＦカットオフ周波数を超えている。
【００１０】
図５（Ａ）において、５００は１−７変調方式により記録された記録マークパターンを再生した再生信号をＰＲ（１，２，２，２，１)に理想的に等化した信号の周波数スペクトラムである。５０１は再生信号、５０２は適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラムである。
【００１１】
図６は、再生信号をＰＲＭＬ方式で復号する復号回路の構成を示す図である。図６において、再生信号６００は、Ａ／Ｄコンバータ６０１でデジタル信号に変換され、ＤＣ制御回路６０２でオフセット変動が除去される。ＰＬＬ６０３は、ＤＣ制御回路６０２の出力信号からチャネルビット位相同期タイミングを検出し、検出したタイミングでＡ／Ｄコンバータ６０１でのサンプリングが行われる。適応等化フィルタ６０６は、デジタルフィルタ６０４とデジタルフィルタ６０４のタップ係数を制御するＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）適応制御回路６０５から構成される。ＬＭＳ法は、適応等化フィルタの出力と目標値との誤差量に基づいて、デジタルフィルタ６０４のタップ係数を更新する手法であり、アルゴリズムが簡単で収束特性が良いため、広く用いられている。ビタビ復号回路６０７は、適応等化フィルタ６０６の出力の２値化を行う。ＬＭＳ適応制御回路６０５は、２値化結果を用いてＰＲ（１，２，２，２，１）の目標レベルを判定し、デジタルフィルタ６０４の出力との等化誤差を検出し、等化誤差が小さくなるようにタップ係数の制御を行うものである。
【００１２】
図５（Ａ）では、ＯＴＦカットオフ周波数を超えていないので、再生信号の周波数スペクトラム５０１において、最短マーク２Ｔに相当する規格化周波数０．２５付近までトラック上の記録マークを再生した振幅成分が得られており、適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラム５０２は、規格化周波数０．２５付近までトラック上の記録マークを再生した振幅成分を増幅した信号を得ることができる。
【００１３】
図５（Ｂ）において、５０３は再生信号、５０４は適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラムである。図５（Ａ）の場合とは異なり、ＯＴＦカットオフ周波数を超えているため、再生信号の周波数スペクトラム５０３は２．２７Ｔに相当する規格化周波数０．２２までしかトラック上の記録マークを再生した振幅成分が得られておらず、これ以上の帯域はノイズ成分となる。したがって、適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラム５０４は、規格化周波数０．２２まではトラック上の記録マークを再生した振幅成分を増幅した信号となるが、規格化周波数０．２２以上ではノイズ成分を増幅してしまうことになる。また、規格化周波数０．１８〜０．２２の区間においても、図５（Ａ）の適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラム５０２と比べて、ＰＲ（１，２，２，２，１）の理想レベルに対して増幅不足が大きいことが分かる。
【００１４】
以上のように、ＰＲ（１，２，２，２，１)を等化目標とした場合に、ＯＴＦカットオフ周波数を超えていない記録密度の場合には、やや等化不足は残るものの適応等化フィルタで等化することが可能であるが、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた記録密度の場合には、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた帯域ではノイズ成分を増幅してしまうことになり、これを抑制しようとする作用により等化不足が大きくのこってしまい、適応等化フィルタだけでは十分に等化することが困難である。またＬＭＳ方式による適応等化フィルタの場合では、再生状態の変動によるノイズ成分の変動の影響を受けて、最適解ではなく局所解に収束しやすいという問題もある。
【００１５】
このような問題に対して、適応等化フィルタのタップ数を多くすることにより、ＯＴＦカットオフ周波数の前後において振幅増幅とノイズ低減を両立する急峻な周波数特性を構成させる手段があるが、非常に多くのタップ数を必要とするために集積回路として実現するには課題が多い。集積回路として実現できる程度のデジタルフィルタでは、適応等化フィルタの前に固定プリフィルタを配置して予め振幅増幅をしておき、適応等化フィルタはトラックへのレーザの照射状態により変化しやすいノイズ成分の低減や符号間干渉の変動による周波数特性の変動分の補整を行うというように、２段構成の等化フィルタとする手段がある。
【００１６】
しかし、固定プリフィルタを用いたときでも、例えばレーザ波長や開口数ＮＡのばらつきにより光学的伝達特性が変わったことにより再生信号の周波数特性が変わるような場合には、それぞれの周波数特性の条件に応じて固定プリフィルタのフィルタ特性を適切に調整しなければ適応等化フィルタが局所解に収束してしまうことがある。デジタルフィルタの特性を決定するタップ係数の設計方法としては、例えば特許文献１に示されているように、５タップのデジタルフィルタは通常５つのタップ係数を決定しなければならないが、対称型かつ位相特性がフラットとなる条件にすれば２つのパラメータから最適な特性になるように設計することが可能となる。
【００１７】
ところが、ＯＴＦカットオフ周波数を超えている記録密度で、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化を行う場合において適切な等化特性を得るためには、増幅と抑圧を両立するフィルタの特性設計の高い柔軟性が必要であり、固定プリフィルタは５タップでは不足であり、１３タップ程度の長いタップ数のデジタルフィルタが必要となる。１３タップデジタルフィルタの場合、対称型かつ位相特性がフラットとなる条件に絞ってもパラメータが６つも存在し、最適な特性を見出す処理が複雑であり、長い時間を要してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するため、本発明の波形等化回路は、光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化回路であって、前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化手段と、前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように決められた伝達特性により補整するプリ等化手段と、前記プリ等化手段の出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化手段と、前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定手段と、前記プリ等化手段の伝達特性を決定するプリ等化特性決定手段とから構成され、前記プリ等化特性決定手段は、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする。
【００１９】
また、前記プリ等化手段の伝達特性は、少なくとも一つ以上の零点を有し、前記プリ等化特性決定手段は、前記零点のうち最も周波数の低い第一の零点の周波数を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定してもよい。
【００２０】
また、前記プリ等化特性決定手段は、前記プリ等化手段の伝達特性の回折限界に近い周波数における振幅減衰量を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定してもよい。
【００２１】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、前記サンプリング信号の周波数スペクトラムにおいて振幅が得られなくなる回折限界周波数であってもよい。
【００２２】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅であってもよい。
【００２３】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅と、最大の振幅が得られる長いマークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅との比であってもよい。
【００２４】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より小さい記録マークあるいはスペースと、回折限界より大きい記録マークあるいはスペースのうち最短の記録マークあるいはスペースとが交互に連続したときの前記サンプリング信号の振幅であってもよい。
【００２５】
また、前記プリ等化手段は、複数のタップを有する第一のデジタルフィルタを含み、前記適応等化手段は、複数のタップを有する第二のデジタルフィルタと、前記第二のデジタルフィルタのタップ係数を適応的に制御する係数制御手段とを含み、前記第二のデジタルフィルタのタップ数は、前記第一のデジタルフィルタのタップ数と同等以上であってもよい。
【００２６】
また、前記パーシャルレスポンス等化の等化目標はＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性であってもよい。
【００２７】
また、前記光ディスクに記録された情報は１−７変調方式に従って記録されていてもよい。
【００２８】
また、前記光ディスクのトラックに照射するレーザの波長がλ、レーザをトラックに集光する対物レンズの開口数がＮＡであり、前記情報を表すようにトラック上に記録される最短マーク長がＴｍおよび最短スペース長がＴｓであり、前記情報は（Ｔｍ＋Ｔｓ）＜λ／（２ＮＡ）となる記録密度で記録されてもよい。
【００２９】
また、前記レーザの波長λが４００ｎｍから４１０ｎｍであってもよい。
【００３０】
また、前記対物レンズの開口数ＮＡが０．８４から０．８６であってもよい。
【００３１】
また、前記最短マーク長Ｔｍと最短スペース長Ｔｓを加算した長さＴｍ＋Ｔｓが、２３８．２ｎｍ未満であってもよい。
【００３２】
本発明の波形等化方法は、光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化方法であって、前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化ステップと、前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、一定の伝達特性により補整するプリ等化ステップと、前記プリ等化ステップの出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化ステップと、前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定ステップと、前記プリ等化ステップの伝達特性を決定するプリ等化特性決ステップとから構成され、前記プリ等化特性決定ステップは、前記再生信号測定ステップにより測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、ＯＴＦカットオフ周波数を超えている記録密度で、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化を行う場合において、例えば１３タップフィルタのように多くのパラメータを決める必要がある長いフィルタにおいて、プリフィルタのフィルタ特性を対称型かつ位相特性がフラットとなる条件に絞り、さらにＰＲ（１，２，２，２，１）等化の周波数特性にあわせてパラメータを固定化し、レーザの波長や対物レンズの開口数のばらつきなどによって変化するＯＴＦカットオフ周波数に対し、再生信号の振幅特性を測定し、その結果に基づいてプリフィルタの零点周波数に相当する１つのパラメータを決定することにより、容易に適切な等化特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１によるプリフィルタの伝達特性を示す図
【図２】ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の状態を示す図
【図３】ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の理想波形を示す図
【図４】従来の密度で記録された記録マークと、回折限界を超えた高密度で記録された記録マークを示す図
【図５】再生信号の周波数スペクトラムを示す図
【図６】従来の復号回路の構成を示す図
【図７】実施形態１による光ディスク装置の構成を示すブロック図
【図８】実施形態１によるプリフィルタの構成を示す図
【図９】実施形態１によるプリフィルタの伝達特性を示す図
【図１０】実施形態１によるプリフィルタの伝達特性に対する信号評価指標値の変化を示す図
【図１１】実施形態１による光ディスク装置にアナログイコライザ回路をさらに追加した構成を示すブロック図
【図１２】ノイズ悪化に対する信号評価指標値の悪化を示す図
【図１３】実施形態１によるプリフィルタの入出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の周波数スペクトラムを示す図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る波形等化回路の実施形態について説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図７は、本発明の実施の形態1に関する波形等化回路を有する光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【００３７】
光ディスク装置７１５は、光ディスク７００からデータを再生することが可能である。光ディスク装置７１５は、光ヘッド７０１、モータ７０２、再生信号処理回路７０３を備えている。
【００３８】
光ディスク７００は、図４（Ｂ）に示すように、トラック４００には１−７変調方式に従って変調されたデジタル情報がマークとスペースで記録されており、記録される最短記録マーク２Ｔ４０６の長さは１１１．５ｎｍであり、従来よりも記録密度を高めて情報記録層１層あたり３３．４ＧＢとなっている。
【００３９】
再生信号処理回路７０３は、Ａ／Ｄ変換回路７０４、ＤＣ制御回路７０５、ＰＬＬ回路７０６、適応等化回路７０７、ビタビ復号回路７１１、品質評価回路７１２、振幅測定回路７１３、係数算出回路７１４を備えており、これらは、１つのチップ回路（光ディスクコントローラ）７０３として実装されている。なお、これらの全てが１チップ化されていなくてもよい。また、これらを１チップ化せずに個々の回路として別々に設けてもよい。上述の光ディスク７００は光ディスク装置７１５から取り外し可能であるため、光ディスク装置７１５の必須の構成要素ではないことに留意されたい。
【００４０】
光ヘッド７０１は、光ディスク７００に光ビームを照射し、トラックを走査しながら光ディスク７００からの反射光量を検出して反射光量に応じた電気信号（再生信号）を出力する。いずれも図示されないが、光ヘッド７０１には、光ビームを放射する光源と、光ビームを集束させるレンズと、光ディスク７００の情報記録層で反射した光ビームを受けて、再生信号を出力する受光部が設けられている。
【００４１】
モータ７０２は、光ディスク７００を指定された回転数で回転させる。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換回路７０４は、光ヘッド７０１からの再生信号からトラック上に記録されたマーク／スペースに応じたデータ再生信号を再生クロックでサンプリングしたサンプリング信号を出力する。
【００４３】
ＤＣ制御回路７０５は、サンプリング信号のエネルギー中心レベルを検出し、エネルギー中心レベルが以降の処理回路のゼロレベル（信号処理の中心レベル）になるようにサンプリング信号のＤＣレベルを制御する。
【００４４】
ＰＬＬ回路７０６は、ＤＣ制御後のサンプリング信号を用いて、データ再生信号のチャネル周波数に同期した再生クロックを生成する。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換回路７０４でのサンプリング、ＤＣ制御回路７０５、適応等化回路７０７、ビタビ復号回路７１１のデジタル回路の処理クロックとしても用いられる。なお、再生信号に同期した再生クロックを生成してＡ／Ｄ変換回路７０４でサンプリングする構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、Ａ／Ｄ変換回路７０４では再生クロックよりも高い周波数でサンプリングし、その後、デジタルフィルタなどによりサンプリング信号をチャネル周波数に同期したデジタル信号に変換するＩＴＲ（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ Ｔｉｍｉｎｇ Ｒｅｃｏｖｅｒｌｙ）方式によるＰＬＬ回路であってもよい。
【００４５】
振幅測定回路７１３は、ＤＣ制御後のサンプリング信号をフーリエ変換して、図５（Ｂ）に示すような周波数スペクトラムを測定し、そこからＯＴＦカットオフ周波数を検出する。図５（Ｂ）の５０３に示す周波数スペクトラムの場合には、ＯＴＦカットオフ周波数０．２２を検出する。また、ＯＴＦカットオフ周波数を超えない最短のマークおよびスペースである３Ｔマーク、３Ｔスペースの振幅を検出してもよい。さらに、最大振幅となる８Ｔマーク、８Ｔスペースの振幅を検出し、３Ｔマーク、３Ｔスペースの振幅との比としてもよい。また、さらに周波数成分の高い、３Ｔと２Ｔが交互に連続する波形の振幅を検出してもよい。
【００４６】
適応等化回路７０７は、光ディスク７００の記録密度に応じて発生する符号間干渉に適した周波数特性を持つように、ＤＣ制御後のサンプリング信号に対してＰＲ等化処理を行う。図４（Ｂ）に示す光ディスク７００の記録密度の場合は、前述のとおりＰＲ（１，２，２，２，１）等化を目標周波数特性とする。
【００４７】
ビタビ復号回路７１１は、前述の通り、適応等化回路７０７の出力信号の２値化を行う。
【００４８】
ＰＬＬ回路７０６、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化に適合した適応等化回路７０７、ビタビ復号回路７１１については、例えば特開２００９−１７６４０５号公報に開示されている。
【００４９】
品質評価回路７１２は、図３に示すＰＲ（１，２，２，２，１）等化の理想波形に対する再生信号の誤差を評価するための指標値を算出する回路である。指標としては、例えば、国際公開番号ＷＯ２００５／０３１７４３号公報に開示されているように、ＤＭＳＡＭ（ｄ−Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍａｒｇｉｎ）、ＳＡＭ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍａｒｇｉｎ）、ＳＡＭＥＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍａｒｇｉｎ Ｅｒｒｏｒ）などがあり、いずれもビタビ復号回路７１１での２値化処理の誤りやすさを表しており、適応等化回路７０７による等化処理後の再生信号の品質を評価することができる指標である。
【００５０】
次に、適応等化回路７０７の詳細について説明する。
【００５１】
適応等化回路７０７は、プリフィルタ７０８とデジタルフィルタ７０９とＬＭＳ適応制御回路７１０から構成される。プリフィルタ７０８は、あらかじめ決められた伝達特性を有したＦＩＲフィルタである。デジタルフィルタ７０９も同様にＦＩＲフィルタであるが、その伝達特性はＬＭＳ適応制御回路７１０により常時適応的に制御される。プリフィルタ７０８は１３タップのＦＩＲフィルタであり、デジタルフィルタ７０９も同様に１３タップのＦＩＲフィルタである。デジタルフィルタ７０９は、プリフィルタ７０８の出力信号の周波数特性をＰＲ（１，２，２，２，１）特性にさらに近づけることが目的であり、そのためにプリフィルタ７０８と同等以上の伝達特性の自由度をもつ必要がある。従って、デジタルフィルタ７０９のタップ数はプリフィルタ７０８のタップ数と同等あるいはそれ以上にすればよい。
【００５２】
ＬＭＳ適応制御回路７１０は、図２および図３に示すように、ビタビ復号回路７１１から出力された２値化信号のビットパターンからＰＲ（１，２，２，２，１）等化の理想波形を生成し、デジタルフィルタ７０９から出力された等化後の再生信号と理想波形との誤差を算出し、誤差が小さくなるようにデジタルフィルタ７０９のタップ係数の制御を行う。
【００５３】
前述のように、ＯＴＦカットオフ周波数を超えていない記録密度の場合には、やや等化不足は残るもののデジタルフィルタ７０９とＬＭＳ制御回路７１０だけで等化することが可能であるが、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた記録密度の場合には、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた帯域ではノイズ成分を増幅してしまうことになり、これを抑制しようとする作用により等化不足が大きくのこってしまい、デジタルフィルタ７０９とＬＭＳ制御回路７１０だけでは十分に等化することが困難である。またＬＭＳ制御の場合では、再生状態の変動によるノイズ成分の変動の影響を受けて、最適解ではなく局所解に収束しやすいという問題もあり、これを解決するために、デジタルフィルタ７０９の前にプリフィルタ７０８が配置されている。
【００５４】
プリフィルタ７０８は、図８に示すように、１３タップＦＩＲフィルタで構成される。１３個のタップ係数は、係数算出回路７１４によって算出される。タップ係数は、センタータップ係数ｇを中心に対称型であり、位相特性はフラットである。図１は、ＰＲ（１，２，２，２，１）特性に等化するための1３タップのプリフィルタ７０８の伝達特性を示しており、図９は、この伝達特性をＺ平面上に現している。図１と図９に示すように、周波数θ４、θ５、θ６の３点を零点とした伝達特性となっており、また対称タップ係数とする条件により、例えばＡ点とＡ’点は共役複素解となり、またＢ点とＣ点は半径がｒ２と１／ｒ２で角度θ２（＝θ３）で共役複素解となる。従ってプリフィルタ７０８の伝達特性は以下の数１で表され、これにより１３個のタップ係数を算出することができる。ここでθ１＝０、θ２＝θ３、ｒ３＝１／ｒ２、ｒ４＝ｒ５＝ｒ６＝１である。
【００５５】
【数１】
【００５６】
図１０は、プリフィルタ７０８の伝達特性を変化に対して、品質評価回路７１２によって測定される指標値の変化を示したグラフである。図１０（Ａ）と（Ｂ）は、光ヘッド７０１のレーザ波長や開口数などのばらつきにより回折限界が異なっており、図１０（Ａ）の方が図１０（Ｂ）よりもＯＴＦカットオフ周波数が約３．２％高くなっている。これらのグラフの結果より、プリフィルタ７０８の伝達特性が変化すると、後続するデジタルフィルタ７０９とＬＭＳ制御回路７１０による適応制御が最適解に収束しなくなることがわかる。図１２は、記録密度がＯＴＦカットオフ周波数を超えている場合と超えていない場合とにおいて、ノイズ量約−３２．５ｄＢを基準として、ノイズ悪化量に対する指標値の悪化量を示している。図１２の１２００は、図５（Ａ）に示す１層当たりの記録容量が３０ＧＢでＯＴＦカットオフ周波数を超えていない場合であり、１２０１は、図５（Ｂ）に示す１層当たりの記録容量が３３．４ＧＢでＯＴＦカットオフ周波数を超えている場合である。ノイズが十分に低い場合は大きな差はないが、ノイズが大きくなってくると１２０１の方が大幅に悪化していることがわかる。記録密度がＯＴＦカットオフ周波数を超えていない場合は、ＬＭＳ制御回路７１０による適応制御が最適解に収束することが容易で、指標値の悪化量はノイズ相当分だけである。しかし、記録密度がＯＴＦカットオフ周波数を超えている場合には、前述のように、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた帯域ではノイズ成分を増幅してしまうことになり、これを抑制しようとする作用により等化不足が大きくのこってしまうため、指標値の悪化にはノイズだけでなく等化不足分も含まれることになる。図１０の結果においても同様にＯＴＦカットオフ周波数の高低の違いの影響が現れている。
【００５７】
最適解が得られるようになるプリフィルタ７０８の伝達特性は、図１０（Ａ）の条件の場合、ｒ１＝０．５、θ４／２π＝０．２６であり、図１０（Ｂ）の条件の場合、ｒ１＝０．５、θ４／２π＝０．２５となっており、ＯＴＦカットオフ周波数の差にほぼ一致している。係数算出回路７１４は、振幅測定回路７１３により測定されたＯＴＦカットオフ周波数値に基づいて、ｒ１の値、あるいはθ４の値を決定する。また、ＯＴＦカットオフ周波数ではなく、３Ｔマーク／スペースの振幅でもよいし、３Ｔマーク／スペース振幅と８Ｔマーク／スペース振幅の比でもよいし、３Ｔと２Ｔの連続する波形の振幅であってもよく、高周波数帯域での分解能に基づいてｒ１の値、あるいはθ４の値を決定することが可能である。図１に示す伝達特性は、
（ｒ１，θ１／２π）＝（０．５０， ０．００）
（ｒ２，θ２／２π）＝（０．６２， ０．０９）
（ｒ３，θ３／２π）＝（１／０．６２， ０．０９）
（ｒ４，θ４／２π）＝（１．００， ０．２６）
（ｒ５，θ５／２π）＝（１．００， ０．３８）
（ｒ６，θ６／２π）＝（１．００， ０．４６）
とした図１０（Ａ）の最適解が得られるプリフィルタ７０８の伝達特性であり、図１０（Ｂ）の最適解が得られるプリフィルタ７０８の伝達特性では、上記に対し、θ４／２π＝０．２５となる他は同じ値である。零点より低い周波数帯域の特性を決めるｒ１、θ１、ｒ２、θ２、ｒ３、θ３は、プリフィルタ７０８の出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差をとった信号の周波数スペクトラムがフラットに近づく特性となる値とするのがよい。図１３は、誤差信号の周波数スペクトラムを表した図である。図１３において、１３００はプリフィルタ７０８の入力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の低周波数帯域における周波数スペクトラムであり、１３０１はプリフィルタ７０８の出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の低周波数帯域における周波数スペクトラムである。プリフィルタ７０８の入力信号の段階では、１３００のように低周波数成分が大きく、高周波数成分が小さい特性となっているが、プリフィルタ７０８の出力信号の段階では、１３０１のようにフラットな特性に近づいていることが分かる。
【００５８】
以上より、パラメータｒ１をはじめとしてパラメータθ４以外はＯＴＦカットオフ周波数が変わっても共通であり、プリフィルタ７０８のカットオフ周波数に相当するパラメータθ４の値がＯＴＦカットオフ周波数に応じて変わっていることがわかる。ばらつきが出やすい光ヘッド７０１のレーザ波長や開口数といった条件に対し、プリフィルタ７０８の伝達特性のカットオフ周波数に相当するパラメータθ４の値を、振幅測定回路７１３の測定結果に基づいて決定することにより、品質評価回路７１２によって測定される指標値が最も良い値となり、光ディスク７００のように回折限界を超えた密度で記録されている情報を再生する再生性能を容易に安定化させることが可能となる。また、パラメータθ４を固定し、パラメータｒ１の値を変えることで伝達特性の振幅減衰量を変えて、同様に再生性能を安定化させることも可能である。
【００５９】
光ヘッド７０１のレーザ波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍ、開口数が０．８４〜０．８６の範囲でばらつく場合、回折限界となる空間周波数は、光ディスク７００に記録される最短記録マーク２Ｔ４０６の長さ１１１．５ｎｍで規格化した周波数として０．２２８〜０．２３９の範囲で変化する。従って、パラメータθ４は、上記範囲０．２２８〜０．２３９を含み、高周波数側はさらに１５％程度範囲を広げて、０．２２×２π〜０．２８×２πの範囲で決定すればよい。
【００６０】
なお、前述の実施の形態１において、デジタル回路のプリフィルタ７０８のみの構成としたが、図１１に示すように、Ａ／Ｄ変換回路７０４の前にアナログイコライザ回路７１４を配置してもよい。実施の形態１では、プリフィルタ７０８の伝達特性において、図１に示すように、規格化周波数０．１５〜０．２あたりを大きく増幅する特性と、回折限界に相当する規格化周波数０．２５付近は減衰させる特性を両立していたが、アナログイコライザ回路７１４において規格化周波数０．１５〜０．２あたりを増幅し、プリフィルタ７０８は同帯域のゲインをフラットにして、回折限界に相当する規格化周波数０．２５付近の減衰を行うように等化処理を分けることも可能である。この場合、プリフィルタ７０８は、実施の形態１のように１３タップではなく、例えば９タップ程度に回路規模を削減することも可能であり、伝達特性は同様に、カットオフ周波数を光ヘッド７０１のばらつきに応じて調整すれば、同様の効果を得ることができる。さらに、ＰＬＬ回路７０６に入力される再生信号もアナログイコライザ回路７１４によって予め信号特性が改善されているため、ＰＬＬ回路７０６の初期引き込み性能やロック状態での安定性も改善されるという効果もある。
【００６１】
なお、前述の実施の形態１において、プリフィルタ７０８の伝達特性の零点を３点としたが、これに限定されるものではなく、零点の一つを回折限界に相当する空間周波数付近に配置して、これを調整すれば同様の効果を得ることができる。
【００６２】
なお、前述の実施の形態１において、プリフィルタ７０８とデジタルフィルタ７０９を共に１３タップのＦＩＲフィルタとしたが、これに限定されるものではない。
【００６３】
なお、前述の実施の形態１において、光ディスク７００のトラックに記録される最短記録マーク２Ｔ４０６の長さを１１１．５ｎｍとしたが、これに限定されるものではない。
【００６４】
なお、前述の実施の形態１において、適応等化回路７０７とビタビ復号回路７１１の目標等化特性をＰＲ（１，２，２，２，１）特性としたが、これに限定されるものではない。
【００６５】
なお、本実施の形態の光ディスク装置の構成要素は集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現され得る。光ディスク装置が備える構成要素は個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。
【００６６】
なお、ここでは、集積回路をＬＳＩと呼んだが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ、スーパーＬＳＩまたはウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００６７】
また、本実施の形態の集積回路はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【００６８】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、光ディスクの記録密度の高密度化において有用であり、大容量な光ディスクの再生方法、光ディスク装置、集積回路に利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
２００ ビットパターン
２０１ ビットパターン状態
２０２ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の信号期待値
３００ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の２Ｔ理想波形
３０１ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の３Ｔ理想波形
３０２ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の４Ｔ理想波形
３０３ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の５Ｔ理想波形
３０４ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の６Ｔ理想波形
３０５ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の７Ｔ理想波形
３０６ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の８Ｔ理想波形
３０７ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の９Ｔ理想波形
３０８〜３１６ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の信号期待値レベル
４００ トラック
４０１，４０２，４０５，４０６ 記録マーク
４０３ レンズ
４０４ レーザ
５００ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の周波数スペクトラム
５０１，５０３ 再生信号の周波数スペクトラム
５０２，５０４ 適応等化後の再生信号の周波数スペクトラム
６００ 再生信号
６０１，７０４ Ａ／Ｄ変換回路
６０２，７０５ ＤＣ制御回路
６０３，７０６ ＰＬＬ回路
６０４，７０９ デジタルフィルタ
６０５，７１０ ＬＭＳ適応制御回路
６０６，７０７ 適応等化回路
６０７，７１１ ビタビ復号回路
７００ 光ディスク
７０１ 光ヘッド
７０２ モータ
７０３ 再生信号処理回路
７０８ プリフィルタ
７１２ 品質評価回路
７１３ 振幅測定回路
７１４ 係数算出回路
７１５ 光ディスク装置
７１６ アナログイコライザ回路
１２００ ３０ＧＢ密度の場合のノイズに対する信号評価指標値の変化
１２０１ ３３．４ＧＢ密度の場合のノイズに対する信号評価指標値の変化
１３００ プリフィルタ入力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の周波数スペクトラム
１３０１ プリフィルタ出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の周波数スペクトラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに記録されたデジタル情報をＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式によって再生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの高密度化により、記録マークの最短マーク長が光学的な分解能の限界に近づき、符号間干渉の増大およびＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ）の劣化がより顕著となり、信号処理方法として、ＰＲＭＬ方式等を用いることが一般的になりつつある。
【０００３】
ＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）と最尤復号（ＭＬ）とを組み合わせた技術であり、既知の符号間干渉が起こることを前提に再生波形から最も確からしい信号系列を選択する方式である。このため、従来のレベル判定方式よりも復号性能が向上することが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
記録媒体から再生された信号は、波形等化器やデジタルフィルタなどを用いて所定の周波数特性を持つようにパーシャルレスポンス等化された後、ビタビ復号などを用いて最も確からしい状態遷移列を選択することによって対応した２値化データに復号することによりデータが再生される。
【０００５】
光ディスクの高密度化がさらに進むと、符号間干渉およびＳＮＲ劣化がさらに問題となる。再生性能を維持するためには、ＰＲＭＬ方式を高次の方式にすることで対応可能と非特許文献１に記載されている。例えば、図４（Ａ）に示すように、１２ｃｍの光ディスクの記録層１層当たりの記録容量が２５ＧＢである従来の記録密度のＢＤの場合、レーザ波長９０４は４０５ｎｍ、対物レンズ９０３の開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ；ＮＡ）は０．８５、トラック９００に記録される最短記録マーク２Ｔ９０２の長さは１４９ｎｍであり、この場合はＰＲ（１，２，２，１）ＭＬ方式を採用することで、再生性能を維持することができたが、図４（Ｂ）に示すように、さらに記録密度を高めて１層当たりの記録容量が３３．４ＧＢの場合、トラック９００に記録される最短記録マーク２Ｔ９０６の長さは１１１．５ｎｍとなり、ＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬ方式を採用する必要があることが説明されている。このように、光ディスクの高密度化に比例して、高次のＰＲＭＬ方式を採用する傾向は続くと予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００５／０３１７４３号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】図解 ブルーレイディスク読本 オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２は、５Ｔ分の２値化データのビットパターン２００に対する信号期待値のレベル２０２を示している。例えばＢＤの場合、１−７変調方式であるため最短マーク／スペースの長さは２Ｔとなり、５Ｔ分のビットパターン２００は全部で３２通りあるが、このうち１Ｔが含まれるものを除去すれば図２の状態２０１に示すように１６通りのパターンに絞られる。これらの１６通りのビットパターン２００に対し、ＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性で畳込むと０から８の９レベルとなり、信号期待値２０２はこれら９レベルを中心レベル４を０として−４から＋４の値としたものである。図３は、図２で求めたビットパターン２００と信号期待値２０２に基づいて、２Ｔから９Ｔまでの理想的な信号波形を示している。信号３００は２Ｔ波形、信号３０１は３Ｔ波形、信号３０２は４Ｔ波形、信号３０３は５Ｔ波形、信号３０４は６Ｔ波形、信号３０５は７Ｔ波形、信号３０６は８Ｔ波形、信号３０７は９Ｔ波形である。信号レベル３０８は信号期待値レベル＋４、信号レベル３０９は信号期待値レベル＋３、信号レベル３１０は信号期待値レベル＋２、信号レベル３１１は信号期待値レベル＋１、信号レベル３１２は信号期待値レベル０（中心レベル）、信号レベル３１３は信号期待値レベル−１、信号レベル３１４は信号期待値レベル−２、信号レベル３１５は信号期待値レベル−３、信号レベル３１６は信号期待値レベル−４である。ここで、信号振幅を−０．５から＋０．５とすると、各信号期待値レベルの間隔は０．１２５ずつとなる。
【０００９】
図５（Ａ）は、１層当たりの記録容量が３０ＧＢの光ディスクのトラックから再生した再生信号の周波数スペクトラムを示した図であり、図５（Ｂ）は１層当たりの記録容量が３３．４ＧＢの光ディスクのトラックから再生した再生信号の周波数スペクトラムを示した図である。光学的伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＯＴＦ）のゲインが得られる記録密度は、トラックに照射するレーザの波長がλ、レーザをトラックに集光する対物レンズの開口数がＮＡ、トラック上に記録される最短マーク長がＴｍおよび最短スペース長がＴｓとした場合に、（Ｔｍ＋Ｔｓ）＜λ／（２ＮＡ）の条件を満たす記録密度である。レーザ波長λ＝４０５ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．８５の場合、最短記録マーク２Ｔの長さがＴｍ＝Ｔｓ＝１１９．１ｎｍ、すなわち1層当たりの記録容量が３１．２７ＧＢとなる記録密度がＯＴＦカットオフ周波数（回折限界に相当する空間周波数）を超える記録密度に相当する。図５（Ａ）の場合はＯＴＦカットオフ周波数を超えていないが、図５（Ｂ）の場合はＯＴＦカットオフ周波数を超えている。
【００１０】
図５（Ａ）において、５００は１−７変調方式により記録された記録マークパターンを再生した再生信号をＰＲ（１，２，２，２，１)に理想的に等化した信号の周波数スペクトラムである。５０１は再生信号、５０２は適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラムである。
【００１１】
図６は、再生信号をＰＲＭＬ方式で復号する復号回路の構成を示す図である。図６において、再生信号６００は、Ａ／Ｄコンバータ６０１でデジタル信号に変換され、ＤＣ制御回路６０２でオフセット変動が除去される。ＰＬＬ６０３は、ＤＣ制御回路６０２の出力信号からチャネルビット位相同期タイミングを検出し、検出したタイミングでＡ／Ｄコンバータ６０１でのサンプリングが行われる。適応等化フィルタ６０６は、デジタルフィルタ６０４とデジタルフィルタ６０４のタップ係数を制御するＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）適応制御回路６０５から構成される。ＬＭＳ法は、適応等化フィルタの出力と目標値との誤差量に基づいて、デジタルフィルタ６０４のタップ係数を更新する手法であり、アルゴリズムが簡単で収束特性が良いため、広く用いられている。ビタビ復号回路６０７は、適応等化フィルタ６０６の出力の２値化を行う。ＬＭＳ適応制御回路６０５は、２値化結果を用いてＰＲ（１，２，２，２，１）の目標レベルを判定し、デジタルフィルタ６０４の出力との等化誤差を検出し、等化誤差が小さくなるようにタップ係数の制御を行うものである。
【００１２】
図５（Ａ）では、ＯＴＦカットオフ周波数を超えていないので、再生信号の周波数スペクトラム５０１において、最短マーク２Ｔに相当する規格化周波数０．２５付近までトラック上の記録マークを再生した振幅成分が得られており、適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラム５０２は、規格化周波数０．２５付近までトラック上の記録マークを再生した振幅成分を増幅した信号を得ることができる。
【００１３】
図５（Ｂ）において、５０３は再生信号、５０４は適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラムである。図５（Ａ）の場合とは異なり、ＯＴＦカットオフ周波数を超えているため、再生信号の周波数スペクトラム５０３は２．２７Ｔに相当する規格化周波数０．２２までしかトラック上の記録マークを再生した振幅成分が得られておらず、これ以上の帯域はノイズ成分となる。したがって、適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラム５０４は、規格化周波数０．２２まではトラック上の記録マークを再生した振幅成分を増幅した信号となるが、規格化周波数０．２２以上ではノイズ成分を増幅してしまうことになる。また、規格化周波数０．１８〜０．２２の区間においても、図５（Ａ）の適応等化フィルタ後の信号の周波数スペクトラム５０２と比べて、ＰＲ（１，２，２，２，１）の理想レベルに対して増幅不足が大きいことが分かる。
【００１４】
以上のように、ＰＲ（１，２，２，２，１)を等化目標とした場合に、ＯＴＦカットオフ周波数を超えていない記録密度の場合には、やや等化不足は残るものの適応等化フィルタで等化することが可能であるが、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた記録密度の場合には、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた帯域ではノイズ成分を増幅してしまうことになり、これを抑制しようとする作用により等化不足が大きくのこってしまい、適応等化フィルタだけでは十分に等化することが困難である。またＬＭＳ方式による適応等化フィルタの場合では、再生状態の変動によるノイズ成分の変動の影響を受けて、最適解ではなく局所解に収束しやすいという問題もある。
【００１５】
このような問題に対して、適応等化フィルタのタップ数を多くすることにより、ＯＴＦカットオフ周波数の前後において振幅増幅とノイズ低減を両立する急峻な周波数特性を構成させる手段があるが、非常に多くのタップ数を必要とするために集積回路として実現するには課題が多い。集積回路として実現できる程度のデジタルフィルタでは、適応等化フィルタの前に固定プリフィルタを配置して予め振幅増幅をしておき、適応等化フィルタはトラックへのレーザの照射状態により変化しやすいノイズ成分の低減や符号間干渉の変動による周波数特性の変動分の補整を行うというように、２段構成の等化フィルタとする手段がある。
【００１６】
しかし、固定プリフィルタを用いたときでも、例えばレーザ波長や開口数ＮＡのばらつきにより光学的伝達特性が変わったことにより再生信号の周波数特性が変わるような場合には、それぞれの周波数特性の条件に応じて固定プリフィルタのフィルタ特性を適切に調整しなければ適応等化フィルタが局所解に収束してしまうことがある。デジタルフィルタの特性を決定するタップ係数の設計方法としては、例えば特許文献１に示されているように、５タップのデジタルフィルタは通常５つのタップ係数を決定しなければならないが、対称型かつ位相特性がフラットとなる条件にすれば２つのパラメータから最適な特性になるように設計することが可能となる。
【００１７】
ところが、ＯＴＦカットオフ周波数を超えている記録密度で、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化を行う場合において適切な等化特性を得るためには、増幅と抑圧を両立するフィルタの特性設計の高い柔軟性が必要であり、固定プリフィルタは５タップでは不足であり、１３タップ程度の長いタップ数のデジタルフィルタが必要となる。１３タップデジタルフィルタの場合、対称型かつ位相特性がフラットとなる条件に絞ってもパラメータが６つも存在し、最適な特性を見出す処理が複雑であり、長い時間を要してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するため、本発明の波形等化回路は、光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化回路であって、前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化手段と、前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように決められた伝達特性により補整するプリ等化手段と、前記プリ等化手段の出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化手段と、前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定手段と、前記プリ等化手段の伝達特性を決定するプリ等化特性決定手段とから構成され、前記プリ等化特性決定手段は、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする。
【００１９】
また、前記プリ等化手段の伝達特性は、少なくとも一つ以上の零点を有し、前記プリ等化特性決定手段は、前記零点のうち最も周波数の低い第一の零点の周波数を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定してもよい。
【００２０】
また、前記プリ等化特性決定手段は、前記プリ等化手段の伝達特性の回折限界に近い周波数における振幅減衰量を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定してもよい。
【００２１】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、前記サンプリング信号の周波数スペクトラムにおいて振幅が得られなくなる回折限界周波数であってもよい。
【００２２】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅であってもよい。
【００２３】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅と、最大の振幅が得られる長いマークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅との比であってもよい。
【００２４】
また、前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より小さい記録マークあるいはスペースと、回折限界より大きい記録マークあるいはスペースのうち最短の記録マークあるいはスペースとが交互に連続したときの前記サンプリング信号の振幅であってもよい。
【００２５】
また、前記プリ等化手段は、複数のタップを有する第一のデジタルフィルタを含み、前記適応等化手段は、複数のタップを有する第二のデジタルフィルタと、前記第二のデジタルフィルタのタップ係数を適応的に制御する係数制御手段とを含み、前記第二のデジタルフィルタのタップ数は、前記第一のデジタルフィルタのタップ数と同等以上であってもよい。
【００２６】
また、前記パーシャルレスポンス等化の等化目標はＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性であってもよい。
【００２７】
また、前記光ディスクに記録された情報は１−７変調方式に従って記録されていてもよい。
【００２８】
また、前記光ディスクのトラックに照射するレーザの波長がλ、レーザをトラックに集光する対物レンズの開口数がＮＡであり、前記情報を表すようにトラック上に記録される最短マーク長がＴｍおよび最短スペース長がＴｓであり、前記情報は（Ｔｍ＋Ｔｓ）＜λ／（２ＮＡ）となる記録密度で記録されてもよい。
【００２９】
また、前記レーザの波長λが４００ｎｍから４１０ｎｍであってもよい。
【００３０】
また、前記対物レンズの開口数ＮＡが０．８４から０．８６であってもよい。
【００３１】
また、前記最短マーク長Ｔｍと最短スペース長Ｔｓを加算した長さＴｍ＋Ｔｓが、２３８．２ｎｍ未満であってもよい。
【００３２】
本発明の波形等化方法は、光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化方法であって、前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化ステップと、前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、一定の伝達特性により補整するプリ等化ステップと、前記プリ等化ステップの出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化ステップと、前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定ステップと、前記プリ等化ステップの伝達特性を決定するプリ等化特性決ステップとから構成され、前記プリ等化特性決定ステップは、前記再生信号測定ステップにより測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、ＯＴＦカットオフ周波数を超えている記録密度で、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化を行う場合において、例えば１３タップフィルタのように多くのパラメータを決める必要がある長いフィルタにおいて、プリフィルタのフィルタ特性を対称型かつ位相特性がフラットとなる条件に絞り、さらにＰＲ（１，２，２，２，１）等化の周波数特性にあわせてパラメータを固定化し、レーザの波長や対物レンズの開口数のばらつきなどによって変化するＯＴＦカットオフ周波数に対し、再生信号の振幅特性を測定し、その結果に基づいてプリフィルタの零点周波数に相当する１つのパラメータを決定することにより、容易に適切な等化特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１によるプリフィルタの伝達特性を示す図
【図２】ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の状態を示す図
【図３】ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の理想波形を示す図
【図４】従来の密度で記録された記録マークと、回折限界を超えた高密度で記録された記録マークを示す図
【図５】再生信号の周波数スペクトラムを示す図
【図６】従来の復号回路の構成を示す図
【図７】実施形態１による光ディスク装置の構成を示すブロック図
【図８】実施形態１によるプリフィルタの構成を示す図
【図９】実施形態１によるプリフィルタの伝達特性を示す図
【図１０】実施形態１によるプリフィルタの伝達特性に対する信号評価指標値の変化を示す図
【図１１】実施形態１による光ディスク装置にアナログイコライザ回路をさらに追加した構成を示すブロック図
【図１２】ノイズ悪化に対する信号評価指標値の悪化を示す図
【図１３】実施形態１によるプリフィルタの入出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の周波数スペクトラムを示す図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る波形等化回路の実施形態について説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図７は、本発明の実施の形態1に関する波形等化回路を有する光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【００３７】
光ディスク装置７１５は、光ディスク７００からデータを再生することが可能である。光ディスク装置７１５は、光ヘッド７０１、モータ７０２、再生信号処理回路７０３を備えている。
【００３８】
光ディスク７００は、図４（Ｂ）に示すように、トラック４００には１−７変調方式に従って変調されたデジタル情報がマークとスペースで記録されており、記録される最短記録マーク２Ｔ４０６の長さは１１１．５ｎｍであり、従来よりも記録密度を高めて情報記録層１層あたり３３．４ＧＢとなっている。
【００３９】
再生信号処理回路７０３は、Ａ／Ｄ変換回路７０４、ＤＣ制御回路７０５、ＰＬＬ回路７０６、適応等化回路７０７、ビタビ復号回路７１１、品質評価回路７１２、振幅測定回路７１３、係数算出回路７１４を備えており、これらは、１つのチップ回路（光ディスクコントローラ）７０３として実装されている。なお、これらの全てが１チップ化されていなくてもよい。また、これらを１チップ化せずに個々の回路として別々に設けてもよい。上述の光ディスク７００は光ディスク装置７１５から取り外し可能であるため、光ディスク装置７１５の必須の構成要素ではないことに留意されたい。
【００４０】
光ヘッド７０１は、光ディスク７００に光ビームを照射し、トラックを走査しながら光ディスク７００からの反射光量を検出して反射光量に応じた電気信号（再生信号）を出力する。いずれも図示されないが、光ヘッド７０１には、光ビームを放射する光源と、光ビームを集束させるレンズと、光ディスク７００の情報記録層で反射した光ビームを受けて、再生信号を出力する受光部が設けられている。
【００４１】
モータ７０２は、光ディスク７００を指定された回転数で回転させる。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換回路７０４は、光ヘッド７０１からの再生信号からトラック上に記録されたマーク／スペースに応じたデータ再生信号を再生クロックでサンプリングしたサンプリング信号を出力する。
【００４３】
ＤＣ制御回路７０５は、サンプリング信号のエネルギー中心レベルを検出し、エネルギー中心レベルが以降の処理回路のゼロレベル（信号処理の中心レベル）になるようにサンプリング信号のＤＣレベルを制御する。
【００４４】
ＰＬＬ回路７０６は、ＤＣ制御後のサンプリング信号を用いて、データ再生信号のチャネル周波数に同期した再生クロックを生成する。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換回路７０４でのサンプリング、ＤＣ制御回路７０５、適応等化回路７０７、ビタビ復号回路７１１のデジタル回路の処理クロックとしても用いられる。なお、再生信号に同期した再生クロックを生成してＡ／Ｄ変換回路７０４でサンプリングする構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、Ａ／Ｄ変換回路７０４では再生クロックよりも高い周波数でサンプリングし、その後、デジタルフィルタなどによりサンプリング信号をチャネル周波数に同期したデジタル信号に変換するＩＴＲ（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ Ｔｉｍｉｎｇ Ｒｅｃｏｖｅｒｌｙ）方式によるＰＬＬ回路であってもよい。
【００４５】
振幅測定回路７１３は、ＤＣ制御後のサンプリング信号をフーリエ変換して、図５（Ｂ）に示すような周波数スペクトラムを測定し、そこからＯＴＦカットオフ周波数を検出する。図５（Ｂ）の５０３に示す周波数スペクトラムの場合には、ＯＴＦカットオフ周波数０．２２を検出する。また、ＯＴＦカットオフ周波数を超えない最短のマークおよびスペースである３Ｔマーク、３Ｔスペースの振幅を検出してもよい。さらに、最大振幅となる８Ｔマーク、８Ｔスペースの振幅を検出し、３Ｔマーク、３Ｔスペースの振幅との比としてもよい。また、さらに周波数成分の高い、３Ｔと２Ｔが交互に連続する波形の振幅を検出してもよい。
【００４６】
適応等化回路７０７は、光ディスク７００の記録密度に応じて発生する符号間干渉に適した周波数特性を持つように、ＤＣ制御後のサンプリング信号に対してＰＲ等化処理を行う。図４（Ｂ）に示す光ディスク７００の記録密度の場合は、前述のとおりＰＲ（１，２，２，２，１）等化を目標周波数特性とする。
【００４７】
ビタビ復号回路７１１は、前述の通り、適応等化回路７０７の出力信号の２値化を行う。
【００４８】
ＰＬＬ回路７０６、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化に適合した適応等化回路７０７、ビタビ復号回路７１１については、例えば特開２００９−１７６４０５号公報に開示されている。
【００４９】
品質評価回路７１２は、図３に示すＰＲ（１，２，２，２，１）等化の理想波形に対する再生信号の誤差を評価するための指標値を算出する回路である。指標としては、例えば、国際公開番号ＷＯ２００５／０３１７４３号公報に開示されているように、ＤＭＳＡＭ（ｄ−Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍａｒｇｉｎ）、ＳＡＭ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍａｒｇｉｎ）、ＳＡＭＥＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍａｒｇｉｎ Ｅｒｒｏｒ）などがあり、いずれもビタビ復号回路７１１での２値化処理の誤りやすさを表しており、適応等化回路７０７による等化処理後の再生信号の品質を評価することができる指標である。
【００５０】
次に、適応等化回路７０７の詳細について説明する。
【００５１】
適応等化回路７０７は、プリフィルタ７０８とデジタルフィルタ７０９とＬＭＳ適応制御回路７１０から構成される。プリフィルタ７０８は、あらかじめ決められた伝達特性を有したＦＩＲフィルタである。デジタルフィルタ７０９も同様にＦＩＲフィルタであるが、その伝達特性はＬＭＳ適応制御回路７１０により常時適応的に制御される。プリフィルタ７０８は１３タップのＦＩＲフィルタであり、デジタルフィルタ７０９も同様に１３タップのＦＩＲフィルタである。デジタルフィルタ７０９は、プリフィルタ７０８の出力信号の周波数特性をＰＲ（１，２，２，２，１）特性にさらに近づけることが目的であり、そのためにプリフィルタ７０８と同等以上の伝達特性の自由度をもつ必要がある。従って、デジタルフィルタ７０９のタップ数はプリフィルタ７０８のタップ数と同等あるいはそれ以上にすればよい。
【００５２】
ＬＭＳ適応制御回路７１０は、図２および図３に示すように、ビタビ復号回路７１１から出力された２値化信号のビットパターンからＰＲ（１，２，２，２，１）等化の理想波形を生成し、デジタルフィルタ７０９から出力された等化後の再生信号と理想波形との誤差を算出し、誤差が小さくなるようにデジタルフィルタ７０９のタップ係数の制御を行う。
【００５３】
前述のように、ＯＴＦカットオフ周波数を超えていない記録密度の場合には、やや等化不足は残るもののデジタルフィルタ７０９とＬＭＳ制御回路７１０だけで等化することが可能であるが、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた記録密度の場合には、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた帯域ではノイズ成分を増幅してしまうことになり、これを抑制しようとする作用により等化不足が大きくのこってしまい、デジタルフィルタ７０９とＬＭＳ制御回路７１０だけでは十分に等化することが困難である。またＬＭＳ制御の場合では、再生状態の変動によるノイズ成分の変動の影響を受けて、最適解ではなく局所解に収束しやすいという問題もあり、これを解決するために、デジタルフィルタ７０９の前にプリフィルタ７０８が配置されている。
【００５４】
プリフィルタ７０８は、図８に示すように、１３タップＦＩＲフィルタで構成される。１３個のタップ係数は、係数算出回路７１４によって算出される。タップ係数は、センタータップ係数ｇを中心に対称型であり、位相特性はフラットである。図１は、ＰＲ（１，２，２，２，１）特性に等化するための1３タップのプリフィルタ７０８の伝達特性を示しており、図９は、この伝達特性をＺ平面上に現している。図１と図９に示すように、周波数θ４、θ５、θ６の３点を零点とした伝達特性となっており、また対称タップ係数とする条件により、例えばＡ点とＡ’点は共役複素解となり、またＢ点とＣ点は半径がｒ２と１／ｒ２で角度θ２（＝θ３）で共役複素解となる。従ってプリフィルタ７０８の伝達特性は以下の数１で表され、これにより１３個のタップ係数を算出することができる。ここでθ１＝０、θ２＝θ３、ｒ３＝１／ｒ２、ｒ４＝ｒ５＝ｒ６＝１である。
【００５５】
【数１】
【００５６】
図１０は、プリフィルタ７０８の伝達特性を変化に対して、品質評価回路７１２によって測定される指標値の変化を示したグラフである。図１０（Ａ）と（Ｂ）は、光ヘッド７０１のレーザ波長や開口数などのばらつきにより回折限界が異なっており、図１０（Ａ）の方が図１０（Ｂ）よりもＯＴＦカットオフ周波数が約３．２％高くなっている。これらのグラフの結果より、プリフィルタ７０８の伝達特性が変化すると、後続するデジタルフィルタ７０９とＬＭＳ制御回路７１０による適応制御が最適解に収束しなくなることがわかる。図１２は、記録密度がＯＴＦカットオフ周波数を超えている場合と超えていない場合とにおいて、ノイズ量約−３２．５ｄＢを基準として、ノイズ悪化量に対する指標値の悪化量を示している。図１２の１２００は、図５（Ａ）に示す１層当たりの記録容量が３０ＧＢでＯＴＦカットオフ周波数を超えていない場合であり、１２０１は、図５（Ｂ）に示す１層当たりの記録容量が３３．４ＧＢでＯＴＦカットオフ周波数を超えている場合である。ノイズが十分に低い場合は大きな差はないが、ノイズが大きくなってくると１２０１の方が大幅に悪化していることがわかる。記録密度がＯＴＦカットオフ周波数を超えていない場合は、ＬＭＳ制御回路７１０による適応制御が最適解に収束することが容易で、指標値の悪化量はノイズ相当分だけである。しかし、記録密度がＯＴＦカットオフ周波数を超えている場合には、前述のように、ＯＴＦカットオフ周波数を超えた帯域ではノイズ成分を増幅してしまうことになり、これを抑制しようとする作用により等化不足が大きくのこってしまうため、指標値の悪化にはノイズだけでなく等化不足分も含まれることになる。図１０の結果においても同様にＯＴＦカットオフ周波数の高低の違いの影響が現れている。
【００５７】
最適解が得られるようになるプリフィルタ７０８の伝達特性は、図１０（Ａ）の条件の場合、ｒ１＝０．５、θ４／２π＝０．２６であり、図１０（Ｂ）の条件の場合、ｒ１＝０．５、θ４／２π＝０．２５となっており、ＯＴＦカットオフ周波数の差にほぼ一致している。係数算出回路７１４は、振幅測定回路７１３により測定されたＯＴＦカットオフ周波数値に基づいて、ｒ１の値、あるいはθ４の値を決定する。また、ＯＴＦカットオフ周波数ではなく、３Ｔマーク／スペースの振幅でもよいし、３Ｔマーク／スペース振幅と８Ｔマーク／スペース振幅の比でもよいし、３Ｔと２Ｔの連続する波形の振幅であってもよく、高周波数帯域での分解能に基づいてｒ１の値、あるいはθ４の値を決定することが可能である。図１に示す伝達特性は、
（ｒ１，θ１／２π）＝（０．５０， ０．００）
（ｒ２，θ２／２π）＝（０．６２， ０．０９）
（ｒ３，θ３／２π）＝（１／０．６２， ０．０９）
（ｒ４，θ４／２π）＝（１．００， ０．２６）
（ｒ５，θ５／２π）＝（１．００， ０．３８）
（ｒ６，θ６／２π）＝（１．００， ０．４６）
とした図１０（Ａ）の最適解が得られるプリフィルタ７０８の伝達特性であり、図１０（Ｂ）の最適解が得られるプリフィルタ７０８の伝達特性では、上記に対し、θ４／２π＝０．２５となる他は同じ値である。零点より低い周波数帯域の特性を決めるｒ１、θ１、ｒ２、θ２、ｒ３、θ３は、プリフィルタ７０８の出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差をとった信号の周波数スペクトラムがフラットに近づく特性となる値とするのがよい。図１３は、誤差信号の周波数スペクトラムを表した図である。図１３において、１３００はプリフィルタ７０８の入力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の低周波数帯域における周波数スペクトラムであり、１３０１はプリフィルタ７０８の出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の低周波数帯域における周波数スペクトラムである。プリフィルタ７０８の入力信号の段階では、１３００のように低周波数成分が大きく、高周波数成分が小さい特性となっているが、プリフィルタ７０８の出力信号の段階では、１３０１のようにフラットな特性に近づいていることが分かる。
【００５８】
以上より、パラメータｒ１をはじめとしてパラメータθ４以外はＯＴＦカットオフ周波数が変わっても共通であり、プリフィルタ７０８のカットオフ周波数に相当するパラメータθ４の値がＯＴＦカットオフ周波数に応じて変わっていることがわかる。ばらつきが出やすい光ヘッド７０１のレーザ波長や開口数といった条件に対し、プリフィルタ７０８の伝達特性のカットオフ周波数に相当するパラメータθ４の値を、振幅測定回路７１３の測定結果に基づいて決定することにより、品質評価回路７１２によって測定される指標値が最も良い値となり、光ディスク７００のように回折限界を超えた密度で記録されている情報を再生する再生性能を容易に安定化させることが可能となる。また、パラメータθ４を固定し、パラメータｒ１の値を変えることで伝達特性の振幅減衰量を変えて、同様に再生性能を安定化させることも可能である。
【００５９】
光ヘッド７０１のレーザ波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍ、開口数が０．８４〜０．８６の範囲でばらつく場合、回折限界となる空間周波数は、光ディスク７００に記録される最短記録マーク２Ｔ４０６の長さ１１１．５ｎｍで規格化した周波数として０．２２８〜０．２３９の範囲で変化する。従って、パラメータθ４は、上記範囲０．２２８〜０．２３９を含み、高周波数側はさらに１５％程度範囲を広げて、０．２２×２π〜０．２８×２πの範囲で決定すればよい。
【００６０】
なお、前述の実施の形態１において、デジタル回路のプリフィルタ７０８のみの構成としたが、図１１に示すように、Ａ／Ｄ変換回路７０４の前にアナログイコライザ回路７１４を配置してもよい。実施の形態１では、プリフィルタ７０８の伝達特性において、図１に示すように、規格化周波数０．１５〜０．２あたりを大きく増幅する特性と、回折限界に相当する規格化周波数０．２５付近は減衰させる特性を両立していたが、アナログイコライザ回路７１４において規格化周波数０．１５〜０．２あたりを増幅し、プリフィルタ７０８は同帯域のゲインをフラットにして、回折限界に相当する規格化周波数０．２５付近の減衰を行うように等化処理を分けることも可能である。この場合、プリフィルタ７０８は、実施の形態１のように１３タップではなく、例えば９タップ程度に回路規模を削減することも可能であり、伝達特性は同様に、カットオフ周波数を光ヘッド７０１のばらつきに応じて調整すれば、同様の効果を得ることができる。さらに、ＰＬＬ回路７０６に入力される再生信号もアナログイコライザ回路７１４によって予め信号特性が改善されているため、ＰＬＬ回路７０６の初期引き込み性能やロック状態での安定性も改善されるという効果もある。
【００６１】
なお、前述の実施の形態１において、プリフィルタ７０８の伝達特性の零点を３点としたが、これに限定されるものではなく、零点の一つを回折限界に相当する空間周波数付近に配置して、これを調整すれば同様の効果を得ることができる。
【００６２】
なお、前述の実施の形態１において、プリフィルタ７０８とデジタルフィルタ７０９を共に１３タップのＦＩＲフィルタとしたが、これに限定されるものではない。
【００６３】
なお、前述の実施の形態１において、光ディスク７００のトラックに記録される最短記録マーク２Ｔ４０６の長さを１１１．５ｎｍとしたが、これに限定されるものではない。
【００６４】
なお、前述の実施の形態１において、適応等化回路７０７とビタビ復号回路７１１の目標等化特性をＰＲ（１，２，２，２，１）特性としたが、これに限定されるものではない。
【００６５】
なお、本実施の形態の光ディスク装置の構成要素は集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現され得る。光ディスク装置が備える構成要素は個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。
【００６６】
なお、ここでは、集積回路をＬＳＩと呼んだが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ、スーパーＬＳＩまたはウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００６７】
また、本実施の形態の集積回路はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【００６８】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、光ディスクの記録密度の高密度化において有用であり、大容量な光ディスクの再生方法、光ディスク装置、集積回路に利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
２００ ビットパターン
２０１ ビットパターン状態
２０２ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の信号期待値
３００ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の２Ｔ理想波形
３０１ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の３Ｔ理想波形
３０２ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の４Ｔ理想波形
３０３ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の５Ｔ理想波形
３０４ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の６Ｔ理想波形
３０５ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の７Ｔ理想波形
３０６ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の８Ｔ理想波形
３０７ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の９Ｔ理想波形
３０８〜３１６ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の信号期待値レベル
４００ トラック
４０１，４０２，４０５，４０６ 記録マーク
４０３ レンズ
４０４ レーザ
５００ ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の周波数スペクトラム
５０１，５０３ 再生信号の周波数スペクトラム
５０２，５０４ 適応等化後の再生信号の周波数スペクトラム
６００ 再生信号
６０１，７０４ Ａ／Ｄ変換回路
６０２，７０５ ＤＣ制御回路
６０３，７０６ ＰＬＬ回路
６０４，７０９ デジタルフィルタ
６０５，７１０ ＬＭＳ適応制御回路
６０６，７０７ 適応等化回路
６０７，７１１ ビタビ復号回路
７００ 光ディスク
７０１ 光ヘッド
７０２ モータ
７０３ 再生信号処理回路
７０８ プリフィルタ
７１２ 品質評価回路
７１３ 振幅測定回路
７１４ 係数算出回路
７１５ 光ディスク装置
７１６ アナログイコライザ回路
１２００ ３０ＧＢ密度の場合のノイズに対する信号評価指標値の変化
１２０１ ３３．４ＧＢ密度の場合のノイズに対する信号評価指標値の変化
１３００ プリフィルタ入力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の周波数スペクトラム
１３０１ プリフィルタ出力信号とＰＲ（１，２，２，２，１）等化目標との誤差信号の周波数スペクトラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化回路であって、
前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化手段と、
前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように決められた伝達特性により補整するプリ等化手段と、
前記プリ等化手段の出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化手段と、
前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定手段と、
前記プリ等化手段の伝達特性を決定するプリ等化特性決定手段と、
から構成され、前記プリ等化特性決定手段は、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする波形等化回路。
【請求項２】
前記プリ等化手段の伝達特性は、少なくとも一つ以上の零点を有し、前記プリ等化特性決定手段は、前記零点のうち最も周波数の低い第一の零点の周波数を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定することを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項３】
前記プリ等化特性決定手段は、前記プリ等化手段の伝達特性の回折限界に近い周波数における振幅減衰量を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定することを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項４】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、前記サンプリング信号の周波数スペクトラムにおいて振幅が得られなくなる回折限界周波数であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項５】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項６】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅と、最大の振幅が得られる長いマークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅との比であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項７】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より小さい記録マークあるいはスペースと、回折限界より大きい記録マークあるいはスペースのうち最短の記録マークあるいはスペースとが交互に連続したときの前記サンプリング信号の振幅であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項８】
前記プリ等化手段は、複数のタップを有する第一のデジタルフィルタを含み、前記適応等化手段は、複数のタップを有する第二のデジタルフィルタと、前記第二のデジタルフィルタのタップ係数を適応的に制御する係数制御手段とを含み、前記第二のデジタルフィルタのタップ数は、前記第一のデジタルフィルタのタップ数と同等以上であることを特徴とする請求項１に記載の波形等化回路。
【請求項９】
前記パーシャルレスポンス等化の等化目標はＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項１０】
前記光ディスクに記録された情報は１−７変調方式に従って記録されていることを特徴とする請求項１に記載の波形等化回路。
【請求項１１】
前記光ディスクのトラックに照射するレーザの波長がλ、レーザをトラックに集光する対物レンズの開口数がＮＡであり、前記情報を表すようにトラック上に記録される最短マーク長がＴｍおよび最短スペース長がＴｓであり、前記情報は（Ｔｍ＋Ｔｓ）＜λ／（２ＮＡ）となる記録密度で記録されていることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項１２】
前記レーザの波長λが４００ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする請求項１１に記載の波形等化回路。
【請求項１３】
前記対物レンズの開口数ＮＡが０．８４から０．８６であることを特徴とする請求項１１に記載の波形等化回路。
【請求項１４】
前記最短マーク長Ｔｍと最短スペース長Ｔｓを加算した長さＴｍ＋Ｔｓが、２３８．２ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１１に記載の波形等化回路。
【請求項１５】
光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化方法であって、
前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化ステップと、
前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、一定の伝達特性により補整するプリ等化ステップと、
前記プリ等化ステップの出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化ステップと、
前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定ステップと、
前記プリ等化ステップの伝達特性を決定するプリ等化特性決ステップと、
から構成され、前記プリ等化特性決定ステップは、前記再生信号測定ステップにより測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする波形等化方法。
【請求項１】
光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化回路であって、
前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化手段と、
前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように決められた伝達特性により補整するプリ等化手段と、
前記プリ等化手段の出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化手段と、
前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定手段と、
前記プリ等化手段の伝達特性を決定するプリ等化特性決定手段と、
から構成され、前記プリ等化特性決定手段は、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする波形等化回路。
【請求項２】
前記プリ等化手段の伝達特性は、少なくとも一つ以上の零点を有し、前記プリ等化特性決定手段は、前記零点のうち最も周波数の低い第一の零点の周波数を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定することを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項３】
前記プリ等化特性決定手段は、前記プリ等化手段の伝達特性の回折限界に近い周波数における振幅減衰量を、前記再生信号測定手段により測定された振幅特性に応じて決定することを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項４】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、前記サンプリング信号の周波数スペクトラムにおいて振幅が得られなくなる回折限界周波数であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項５】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項６】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より大きい記録マークとスペースのうち最短の記録マークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅と、最大の振幅が得られる長いマークとスペースに関する前記サンプリング信号の振幅との比であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項７】
前記再生信号測定手段が測定する振幅特性は、回折限界より小さい記録マークあるいはスペースと、回折限界より大きい記録マークあるいはスペースのうち最短の記録マークあるいはスペースとが交互に連続したときの前記サンプリング信号の振幅であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項８】
前記プリ等化手段は、複数のタップを有する第一のデジタルフィルタを含み、前記適応等化手段は、複数のタップを有する第二のデジタルフィルタと、前記第二のデジタルフィルタのタップ係数を適応的に制御する係数制御手段とを含み、前記第二のデジタルフィルタのタップ数は、前記第一のデジタルフィルタのタップ数と同等以上であることを特徴とする請求項１に記載の波形等化回路。
【請求項９】
前記パーシャルレスポンス等化の等化目標はＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性であることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項１０】
前記光ディスクに記録された情報は１−７変調方式に従って記録されていることを特徴とする請求項１に記載の波形等化回路。
【請求項１１】
前記光ディスクのトラックに照射するレーザの波長がλ、レーザをトラックに集光する対物レンズの開口数がＮＡであり、前記情報を表すようにトラック上に記録される最短マーク長がＴｍおよび最短スペース長がＴｓであり、前記情報は（Ｔｍ＋Ｔｓ）＜λ／（２ＮＡ）となる記録密度で記録されていることを特徴とする請求項１記載の波形等化回路。
【請求項１２】
前記レーザの波長λが４００ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする請求項１１に記載の波形等化回路。
【請求項１３】
前記対物レンズの開口数ＮＡが０．８４から０．８６であることを特徴とする請求項１１に記載の波形等化回路。
【請求項１４】
前記最短マーク長Ｔｍと最短スペース長Ｔｓを加算した長さＴｍ＋Ｔｓが、２３８．２ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１１に記載の波形等化回路。
【請求項１５】
光ディスクのトラック上に、照射するレーザの回折限界より小さい長さを含む記録マークおよびスペースにより情報が記録されており、前記情報を再生した再生信号のパーシャルレスポンス等化を行う波形等化方法であって、
前記再生信号を前記情報のチャネルビット単位で同期化したサンプリング信号を出力する同期化ステップと、
前記サンプリング信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、一定の伝達特性により補整するプリ等化ステップと、
前記プリ等化ステップの出力信号の周波数特性がパーシャルレスポンス等化の等化目標に近づくように、伝達特性が適応的に制御される適応等化ステップと、
前記サンプリング信号の振幅特性を測定する再生信号測定ステップと、
前記プリ等化ステップの伝達特性を決定するプリ等化特性決ステップと、
から構成され、前記プリ等化特性決定ステップは、前記再生信号測定ステップにより測定された振幅特性に応じて前記プリ等化手段の伝達特性を決定することを特徴とする波形等化方法。
【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２】
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【図１０】
【図１１】
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【公開番号】特開２０１１−１４１９３５（Ｐ２０１１−１４１９３５Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１６（Ｐ２０１０−２５１６）
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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