JP2760099B2 - 光記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスク装置における高記録密度方式に
係る光記録再生装置に関する。

〔従来の技術〕 光記録再生のうち特にイレーザブルなディスクを代表
する光磁気ディスクを例に、従来の光記録再生装置につ
いて述べる。一般に光磁気ディスク装置では、あらかじ
め基板に刻まれている案内溝に沿って磁性薄膜からなる
記録媒体にレーザ光を集光照射し、記録媒体上の磁化パ
タンとして情報を記録する熱磁気記録が行われる。この
案内溝はスパイラル状に刻まれており、情報トラックと
しての役割を果たす。このとき、情報トラックと情報ト
ラックの間の領域には、通常情報の記録を行っていな
い。

一方、情報の読み出しでは、直線偏光のレーザビーム
を磁気記録パタンに照射し、磁気カー効果による反射偏
光面の回転変化を光量変化に変換し情報を読み出してい
る。すなわち、従来のこのような光磁気ディスク装置に
おける情報の読み出し方法では、記録媒体面上の磁化の
変化した領域（磁化パタン）が明または暗の領域（以降
記録ピットと称する）となる。これは反射率変化型の光
ディスク装置で記録ピットでの反射光全体の光量変化を
検出することで再生信号が読み出される方式と基本的に
等価である。この様な検出方法には、単一の光検出器を
用いたものや、偏光ビームスプリッタにより２つに偏光
分割された光速をそれぞれ２つの光検出器で受光し、そ
の出力の差をとる差動検出法等がある。

再生データの再生識別には、読み出し信号振幅の中点
付近にスライスレベルを設けて記録ピット列から記録ピ
ット情報のパルス化を行う。同時に読み出し波形の
“0",“1"に対応してピーク値を検出して、ビット情報
と各種変調方式で決まる再生クロックとのタイミング関
係から“0",“1"のパタンを判定し源データの情報再生
を行っている。

大量の情報の記録再生を行う光記録再生装置では、更
に記録容量を増加させる目的で記録ピット間を密にした
り、情報トラック間のピッチを密にする方法が必要とさ
れる。しかしながら、記録ピット間を単純に密にする
と、隣接する記録ピットからの波形干渉が大きくなり再
生信号のピークシフトやジッタに影響してビットエラー
レートの劣化を招くため大幅な記録密度の増加は望めな
い。同様に、情報トラック間のピッチを密にすると、隣
接情報トラックからのクロストークが大きくなり再生信
号のピークシフトやジッタに影響してビットエラーレー
トの劣化を招く。

そのため、従来ではトラックピッチとしてはビーム径
より若干大きくとり、クロストークの影響を物理的な寸
法で逃げている。よって、ディスク容量を増大するには
光ビームの波長を短くしてビーム径を微小化するといっ
た方法や、非線形光学素子を用いた短波長化の方法が考
えられている。しかしながら、半導体レーザの短波長化
では、光の出射パワーが実用化されている長波レーザ
（830nm）に比べてはるかに小さいことに加え信頼性に
乏しい。また、非線形光学素子では高調波成分を取り出
して使うため、効率が悪く記録用には使用できないとい
った欠点を有する。

そのため上記の欠点を回避する手段として、クロスト
ークと波形干渉を同時に取り除いて再生信号を改善する
ために特願平１−176514号明細書に記されている方法が
考えられている。

これは、第４図に示すようにマルチビーム光ヘッドの
３系統の集光ビームを隣接する情報トラック上に照射し
書き込まれた情報を同時に再生するものである。図で15
は情報トラック中心を、また16は記録ピットを、17は集
光ビームを示す。このとき、各集光ビームのビーム間隔
ａは一般に情報トラックのピッチｐに等しくないため、
トラック周方向にずらして各集光ビームが各情報トラッ
ク中心上に位置するように設定する。このとき中央に位
置する主ビームに対して１系統（副ビームＡ）は先行
し、他の１系統の集光ビーム（副ビームＢ）は主ビーム
に対して後続の形をとることになる。したがって、情報
トラック間のピッチｐを密にしていくと、隣接する情報
トラック上の記録ピットに各集光ビームの一部が照射さ
れるため、再生信号中にはクロストーク成分が増大する
ことになる。

第５図には、３系統の集光ビームの主ビームから読み
出される再生信号（以下、主信号と称す）からクロスト
ーク成分を除去する装置例を示す。

まず、光ディスク媒体１からマルチビーム光ヘッド
２′により読み出された主信号中からクロック抽出回路
５によって装置全体を同期して動作させるクロックを抽
出する。クロック抽出回路５は例えばPLL回路により構
成される。３系統の再生信号（副信号A,主信号，副信号
Ｂ）はA/D変換回路４群によってそれぞれA/D変換され
る。A/D変換された３系統の再生信号をトランスバーサ
ルフィルタ６群に入力し、更に加算回路８によってそれ
ぞれを加算した結果を出力する。トランスバーサルフィ
ルタ６群のタップ係数を調整することで周波数特性を決
定するアルゴリズムについては後に述べる。

次に誤差抽出回路９によって加算回路８の出力信号か
ら正しいデータを推定し、再生信号に含まれる誤差成分
を抽出する。具体的には予め２値データの“1",“0"に
対応して２つの基準レベルを設け、入力信号の値に近い
レベルの方を再生データの推定値とし、入力信号との差
を誤差成分として出力することになる。

また、高速で正確な周波数特性の決定のため、プリア
ンブル領域のように予め決められた記録データ領域を再
生することで周波数特性を制御する方法もある。この場
合には記録データが既知であるため、誤差抽出回路９に
おいて再生信号と記録データとの差をとることで誤差成
分を抽出することになる。

誤差抽出回路の出力信号はA/D変換回路４群の出力と
ともにフィルタ制御回路７群に入力され、トランスバー
サルフィルタ６の周波数特性の制御が行われる。以上の
ようにして主ビームから読み出される主信号からクロス
トーク成分を除去することが可能となると同時に、符号
間干渉成分も除去することが可能である。

次に、トランスバーサルフィルタ６群のタップ係数を
調整することで周波数特性を決定するアルゴリズムにつ
いて述べる。加算回路８の出力信号に含まれるクロスト
ークや符号間干渉成分を最小にするには、トランスバー
サルフィルタ制御回路において、３系統の再生信号と誤
差成分とがそれぞれ無相関となるようにトランスバーサ
ルフィルタ群の周波数特性を制御すればよい。そのため
の制御アルゴリズムとして、MSE（Mean Square Error）
法,MZF（Modified Zero Forcing）法等、多数のアルゴ
リズムが知られている。

一例として、MSE法について説明する。トランスバー
サルフィルタ制御回路７では、トランスバーサルフィル
タの各タップの信号と誤差成分との相関計算を行い、相
関に比例した微小量を各タップ係数から減ずるといった
動作を繰り返す。時刻ｊにおける各タップ係数を要素と
するベクトルをＣ（ｊ）とすると、各タップの係数は、 Ｃ（ｊ＋１）＝Ｃ（ｊ）−αΣＥ（ｊ）Ｈ（ｊ） の関係式によって制御される。右辺の第２項が相関に比
例する。ここで、αは予め決められた正の定数である。
これによって、誤差信号と再生信号との相関は徐々に減
少することになる。また、簡便な方法として第２項のΣ
を省き、更にＥ（ｊ）Ｈ（ｊ）の符号のみを用いる方法
もある。この場合には、上式のＣ（ｊ）を与える回路
は、アップダウンカウンタを用い、Ｅ（ｊ）Ｈ（ｊ）の
符号により増減を切り替えることによって簡単に構成で
きる。

また、トランスバーサルフィルタ６および加算回路８
の出力は、A/D変換の際に決まるサンプル間隔で離散的
に得られる。このときのサンプル周波数を記録符号のビ
ットレートに等しくとることで、加算回路の出力は符号
系列として直接取り扱うことが可能となる。しかし、副
ビームA,Bによって再生された信号（副信号A,B）がそれ
自身のクロックと異なるタイミングでサンプリングされ
た場合には、著しくクロストーク除去機能が低下する。
例えば、副信号が“1,0,1,0,1,0,・・・・”の繰り返し
の場合には、サンプリングが1/2クロックずれると、
“1"と“0"の中間の値しかとれず、クロストーク成分が
取り出せないことになる。

これを回避する方法として、サンプル周波数をビット
レートの２倍にとりトランスバーサルフィルタのタップ
数を増やすことでサンプリングずれによる悪影響を防ぐ
方法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように３系統の集光ビームを第４図に示すよ
うに隣接する情報トラック上に照射した場合、主信号中
に含まれるクロストーク成分と副信号A,Bとの間の相互
相関のピークは、情報トラック方向のビーム位置の違い
による同一記録ピットの読み出し時間の差に相当する時
間τで現れる。すなわち、主信号中に含まれるクロスト
ーク成分の内、副信号Ａをτ遅らせた成分と、副信号Ｂ
をτ進ませた成分とが最も大きなものとなる。ここで、
ディスクの線速度をＶとするとτは、 と表される。

そのため、原理的にクロストーク成分を除去するに
は、２τ以上の時間にわたるタップ数を有するトランス
バーサルフィルタが必要となる。そのため、クロストー
ク除去に寄与しない多数のタップが存在し、むだに乗算
器や相関器を多数必要とするといったハードウェアの増
大や経済性ばかりでなく、タップ係数の収束の速度にも
悪影響を与えることになるといった欠点を有する。

またサンプリングずれの影響を抑えるため前述したよ
うにサンプル周波数を記録符号の２倍にとると、ビット
レートに等しい周波数でサンプリングする場合には比べ
て、トランスバーサルフィルタのタップ数を倍必要とし
経済的でない。同時に、光ディスクのデータ転送レート
は非常に高いため、倍の周波数でのサンプリングは高速
回路を必要とするなど負担が大きいといった欠点を有す
る。

また、３ビームレーザを用いているため光ヘッドが複
雑となり、部品点数が増大すること、それにともなっ
て、光検出器がアレイ化されるため調整が複雑となるこ
と、レーザ駆動回路が３系統必要なことが挙げられ経済
性が悪いといった欠点がある。

また、３系統の集光ビームを３つの情報トラックの中
心に精度よく位置決めを行わなければならないといった
欠点もある。

また、ディスク半径方向に光ヘッドをポジショナによ
って送る場合には、情報トラックの曲率の違いにより副
ビームが情報トラックの中心からずれることになる。そ
のため、主ビームを中心として光束を回転させることで
位置決め制御を行わなければならないといった欠点を有
している。

本発明の目的は上記のごとき欠点を改善して、クロス
トークと符号間干渉の除去を安定にしかも経済性よく実
現できる光記録再生装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、レーザを光源とし、光ディスク上のピット
列を情報トラックに沿って記録再生し、記録領域として
前記情報トラックと、前記情報トラックと情報トラック
との間の領域とを同時に使用する光記録再生装置であっ
て、 記録ピット列を光再生する再生光学系において再生信
号光をディスク半径方向に２分割光検出する光ヘッド
と、 前記２分割光検出した各再生信号のそれぞれを第１副
信号，第２副信号、また各副信号の和信号を主信号とし
て出力する前置増幅器と、 前記前置増幅器の各出力信号をA/D変換するA/D変換回
路群と、 前記A/D変換回路群の各出力信号を入力として、それ
ぞれの系統で独立に、信号の周波数特性を可変する波形
等化器群と、 前記波形等化器群からの出力信号を入力とし、それぞ
れを加算した結果を出力する加算回路と、 前記加算回路の出力信号を入力とし、前記加算回路の
出力信号に含まれる再生データの誤差成分を抽出する誤
差抽出回路と、 前記A/D変換回路群の出力信号および前記誤差抽出回
路の出力信号を入力とし、前記波形等化器群の周波数特
性を独立に制御する信号を出力する等化器制御回路群と
を備えることを特徴としている。

〔作用〕

本発明では、情報トラック上の記録ビット列を再生信
号光でディスク半径方向に２分割光検出するように構成
したことで、１ビームレーザの光ヘッドでクロストーク
と符号間干渉を除去することが可能となる。そのため、
光ヘッドの調整工数が少なくて済むこと、また、トラン
スバーサルフィルタのクロストーク除去に関与しないタ
ップを省略することができ回路規模を小型化できるとと
もに、トランスバーサルフィルタの周波数特性を最適化
するために要する時間を低減できる。

また１ビームのみの記録データの読み出しのため、３
ビームの場合に比較してサンプリングずれの影響が無
い。そのため、サンプル周波数を記録符号の２倍にとる
必要がなくなりビットレートに等しい周波数でサンプリ
ングでき、安定したクロストーク除去が理想的に可能と
なる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例について図面を参照して詳し
く説明する。

第１図は本発明の光記録再生装置の一実施例を示すブ
ロック図である。本実施例の光記録再生装置として、１
ビームの半導体レーザを光源とする光ヘッドを例に説明
する。この光記録再生装置は、ピット列を情報トラック
に沿って記録再生する光磁気ディスクで、記録領域とし
て情報トラックと、情報トラックと情報トラックとの間
の領域をも同時に使用する装置である。

前述したように、情報トラックのピッチが密になると
再生時のクロストークが大きくなり情報の再生ができな
くなる。そこで、光ディスク媒体１上の記録ピット列を
光再生するシングルビーム光ヘッド２の再生光学系にお
いて、再生信号光をディスク半径方向に２分割光検出す
るように構成した。第２図に示すように、光ディスク媒
体１からの反射再生光を、例えば集光レンズ12,ウェッ
ジプリズム13によって空間的に振幅分割し、その集光光
を２分割光検出器14でそれぞれ受光する構成である。こ
の図では、サーボ信号再生用の光学系は省略してある。
また各検出器の再生信号のそれぞれを副信号A,副信号
Ｂ、また各副信号A,Bの和信号を主信号として出力する
前置増幅器３を設けた構成である。

主信号中に含まれるクロストーク成分を除去するとと
もに符号間干渉を除去するために、前置増幅器３からの
出力信号をそれぞれA/D変換器４でA/D変換する。このと
き、装置全体（図で点線で囲ってある部分）の動作クロ
ックを、主信号をもとにクロック抽出回路から抽出す
る。A/D変換された信号は独立に波形等化器である周波
数特性可変なトランスバーサルフィルタ６によって周波
数特性を決定され、加算回路８に出力される。

第３図には波形等化器として代表的なトランスバーサ
ルフィルタ６群の６タップの例を示す。ここで、Z^-1は
遅延素子を意味する。また、C₀，C₁，・・・・，C₅は乗
算器の係数（タップ係数）を意味しており、演算結果は
それぞれ加算器によって加算される。それぞれのタップ
の計算にかかる遅れ時間は、遅延素子によって吸収でき
る時間内に演算を終える。

加算回路８に出力された信号は誤差抽出回路９によっ
て判定レベルで正しいデータを推定され、その推定信号
と加算出力との差をとることで誤差成分を出力する。出
力された誤差成分はフィルタ制御回路７群に入力され、
A/D変換出力の信号との相関計算を行い、無相関になる
ようにトランスバーサルフィルタ６のタップ係数を前述
したアルゴリズムによって制御する。その結果として、
隣接するトラックからのクロストークを除去することが
可能となる。またトランスバーサルフィルタでは記録ピ
ット間の符号間干渉も除去することになる。

以上の実施例では波形等化器にトランスバーサルフィ
ルタを例に示したが、その他のディジタルフィルタによ
っても同様な効果を得ることが可能である。

また本実施例ではシングルビームレーザを用いた場合
を示したが、並列記録再生などによる高速転送レートを
実現する目的で２ビーム以上のマルチビームレーザを用
いてもよい。この場合には各レーザの再生光に対応して
分割光検出光学系を設ければ同様な効果が得られる。

また本実施例では、適応的にクロストークと波形干渉
を除去する光記録再生装置を、２値データのみを例に示
したが、多値信号検出系として種々のパーシャルレスポ
ンス符号を用いることも可能である。そのときには、ト
ランスバーサルフィルタを含む信号処理系にＮ元のモジ
ュロ加算回路を用いることで対処可能である。

なお本実施例では、光磁気記録を例に述べたがもちろ
ん追記型などの反射率変化型媒体や再生専用ディスクを
用いた光ディスク系でも、同様にクロストークや符号間
干渉を除去することが可能となり種々の光ディスクの大
容量化に寄与できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光記録再生装置は、１ビ
ームの光ヘッドを用いてクロストークを除去することが
可能である。そのため、マルチビーム光ヘッドを用いた
ときのように調整が複雑でもなく従来の光ヘッドの再生
信号光学系を若干の改良で実現できる。クロストークと
符号間干渉が除去できることで、情報の記録密度を従来
の数倍以上に増加できると共に情報の転送レートを向上
させることができ、光磁気ディスクの応用範囲を拡大で
きるものである。

また、トランスバーサルフィルタは適応的に制御され
るため記録再生条件が変化する場合、例えば回転数を一
定の光ディスクなどで半径方向に移動した場合などにも
問題なくクロストークを除去することが可能となる。

また、本発明によれば光ディスク媒体やヘッド系の特
性ばらつき，経時変化などによる再生特性の劣化を適応
的に補償することが可能となるため、常に安定で高品質
の記録再生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録再生装置の実施例を示すブロッ
ク図、 第２図は第１図の光記録再生装置のシングルビーム光ヘ
ッドの信号検出光学系の一例を示す図、 第３図は第１図の光記録再生装置に係るトランスバーサ
ルフィルタのブロック図、 第４図は従来の光記録再生方式に係るマルチビーム光ヘ
ッドの集光スポットと情報トラックとの位置関係を示す
図、 第５図は従来の光記録再生装置を説明するための図であ
る。 １……光ディスク媒体 ２……シングルビーム光ヘッド ３……前置増幅器 ４……A/D変換器 ５……クロック抽出回路 ６……トランスバーサルフィルタ ７……フィルタ制御回路 ８……加算回路 ９……誤差抽出回路 10……対物レンズ 11……ビームスプリッタ 12……集光レンズ 13……ウェッジプリズム 14……２分割光検出器 15……情報トラック中心 16……記録ピット 17……集光ビーム

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザを光源とし、光ディスク上のピット
   列を情報トラックに沿って記録再生し、記録領域として
   前記情報トラックと、前記情報トラックと情報トラック
   との間の領域とを同時に使用する光記録再生装置であっ
   て、 記録ピット列を光再生する再生光学系において再生信号
   光をディスク半径方向に２分割光検出する光ヘッドと、 前記２分割光検出した各再生信号のそれぞれを第１副信
   号，第２副信号、また各副信号の和信号を主信号として
   出力する前置増幅器と、 前記前置増幅器の各出力信号をA/D変換するA/D変換回路
   群と、 前記A/D変換回路群の各出力信号を入力として、それぞ
   れの系統で独立に、信号の周波数特性を可変する波形等
   化器群と、 前記波形等化器群からの出力信号を入力とし、それぞれ
   を加算した結果を出力する加算回路と、 前記加算回路の出力信号を入力とし、前記加算回路の出
   力信号に含まれる再生データの誤差成分を抽出する誤差
   抽出回路と、 前記A/D変換回路群の出力信号および前記誤差抽出回路
   の出力信号を入力とし、前記波形等化器群の周波数特性
   を独立に制御する信号を出力する等化器制御回路群とを
   備えることを特徴とする光記録再生装置。