JP3781911B2 - 情報再生方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を用いて光学的記録媒体に記録されている情報の再生方法、この方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録媒体の情報トラック上に記録されている情報マークをレーザ光を用いて再生する光情報記録再生装置では、絞り込みレンズを用いてレーザ光を光記録媒体上に出来るだけ小さく集光する。この手段により光記録媒体上に形成される光スポットの最小の直径は、レーザ光の波長λと絞り込みレンズの開口数ＮＡによって略λ／ＮＡで規定される。一方、光記録媒体の記録密度を向上させるためには、光スポット走査方向の情報マークの配列間隔（マークピッチ）を小さくする手段がある。しかし、マークピッチが光スポット径よりも小さくなると、光スポットが１つの情報マークを照射したときに周囲の他の情報マークの一部も同時に照射してしまい、再生すべき情報マークの信号に周囲の情報マークの信号が漏れ込むという問題が起こる（以下、符号間干渉と呼ぶ）。この漏れ込みはノイズ成分として干渉し、再生の精度を低下させる。このように特定の波長のレーザと絞り込レンズを備えた系では周囲の情報マークの信号の漏れ込みが高密度化の大きな支障となる。
【０００３】
上記の問題を解決し、マークピッチを小さくする手段として、再生信号に対して波形等化処理を施し、符号間干渉を低減するという手法が用いられてきた。以下、図７に示した従来の波形等化処理の概観を用いて、等化処理方法について説明する。再生信号１０４は振幅調整回路５００−１と遅延回路５１０−２に入力される。振幅調整回路５００−１は係数発生器５０１−１から出力される等化係数５０２−１に応じて再生信号１０４を定数倍する。例えば、等化係数５０２−１がＣ１である場合、再生信号１０４は振幅調整回路５００−１内に含まれる掛け算回路５０５−１でＣ１倍され、振幅調整後信号５２０−１として出力される。一方、遅延回路５１０−２に入力された再生信号１０４は予め定められた遅延量だけ遅れて遅延後信号５１１−２となる。図７に示したように等化処理は上記処理が複数個連なった構成となっているので、順を追って処理していくことにより、各々固有の遅延量と振幅変化量を受けた振幅調後信号５２０−１〜５２０−ｎが得られることになる。これら振幅調後信号５２０−１〜５２０−ｎは加算回路５３０で加算され、この結果として等化後信号１０８が出力される。各係数発生器５０１−１〜５０１−ｎから出力される等化係数５０２−１〜５０２−ｎを予め適当な値に設定しておけば、該等化後信号１０８に含まれる符号間干渉の量を大幅に削減することができる。これら、等化係数や遅延量は予め実験的に求められた最適値に設定されることが多い。ちなみに、ｎ＝３の場合には３タップ等化処理と呼び、ｎ＝５ならば５タップ等化処理と呼ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように、再生に用いる光スポットの径はレーザ光の波長λと絞り込みレンズの開口数ＮＡによって略λ／ＮＡで規定される。この場合、再生できうる最高の空間周波数は（４×ＮＡ）／λとなり、記録された最密繰り返し信号が該空間周波数に近づくにつれて再生時の信号振幅が小さくなってしまい、再生することが困難になってくる。したがって、マークピッチを小さくして高密度化を図る場合、最密繰り返し信号は振幅低下によるＳ／Ｎ劣化が生じてしまい、再生の精度を損ねてしまう。
【０００５】
一般的には、上記等化処理により符号間干渉を低減することによって、最密繰り返し信号の振幅を大きくすることができ、その結果Ｓ／Ｎは改善される。しかし、更にマークピッチを小さくして高密度化を図った場合、従来の波形等化処理方式では、符号間干渉を低減しながら十分なＳ／Ｎ改善効果を得ることができなくなってしまう。その結果を図６に示した。図６は情報マークによる光回折と絞り込みレンズの開口数ＮＡを考慮し、光ディスク再生過程シミュレーションを行なうジャーナル オブ オプティカル ソサエティー オブ アメリカ ６９、ナンバー１（１９７９年）第４項から第２４項（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ（１９７９），ＰＰ４−２４）記載のホプキンスの回折計算を用いて、再生信号をシミュレーションした結果である。光源波長λは６６０ｎｍ、絞り込レンズ開口数ＮＡは０．６、記録線密度は０．２８μm／ｂｉｔを仮定し、８−１６変調方式を用いることを仮定した。この場合、検出窓幅は０．１４μmとなるので最密繰り返し信号は０．４２μm長の記録マークと０．４２μm長の未記録部からなるパターンの繰り返しとして記録されている。
【０００６】
図６（ａ）は処理前の再生信号をアイパターン表示した結果である。前後に記録されているマークからの符号間干渉によりスライスレベル（’０’のレベル）付近のアイの開口が十分に得られていないことが分かる。この信号に対して図７に示した従来の等化処理を施した結果が図６（ｂ）に示したアイパターンである。等化処理はｎ＝３の３タップ等化処理を用い、ｄ１＝ｄ３＝−０．１２、ｄ２＝１．０とし、遅延回路による遅延量を検出窓幅の２倍とした。これにより符号間干渉が低減され、その結果図６（ａ）に比べてスライスレベル付近のアイの開口が大きくなっていることがわかる。但し、最密繰り返し信号の振幅は最密繰り返し信号の振幅の１／３程度であり、十分なＳ／Ｎを得ることができない。そこで、ｄ１＝ｄ３＝−０．３０、ｄ２＝１．０とし最密繰り返し信号の振幅を大きくした場合のアイパターンを図６（ｃ）に示す。この場合、逆にエッジシフトが大きくなってしまい、最密繰り返し信号の振幅は大きくなるもののスライスレベル付近のアイの開口は逆に小さくなってしまう。このように、従来の波形等化処理方式では、符号間干渉を低減しながら十分なＳ／Ｎ改善効果を得ることができなくなってしまい、マークピッチを小さくして高密度化するときの問題となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点を解決するために、符号間干渉を小さくしたまま最密繰り返し信号の振幅を大きくできる方式を提供し、同時に本発明の方式を実現するための情報再生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明では、
記録媒体上のトラックに記録された情報マークをレーザ光で走査することにより再生信号を生成し、該再生信号のレベルに応じて逐次等化係数を変化させながら符号間干渉を低減する信号処理を施す。
【０００９】
上記解決手段を以下に詳しく述べる。
【００１０】
図６（ｃ）に示したアイパターンでは、短いマークと短い未記録部が連続していることにより生じた符号間干渉を低減し、最密繰り返し信号の振幅を大きくする目的で、絶対値が大きな等化係数で等化処理を行った。しかし、長いマークや長い未記録部が存在する部位では元々符号間干渉が少ないにも係わらず符号間干渉を低減しようとするので波形に歪みが生じてしまい、その結果エッジシフトが生じてしまった。すなわち、最密繰り返し信号とそれ以外の信号では、エッジシフトを小さくするような等化係数が異なってしまうので、従来のような等化係数を一定値に固定した等化処理では、符号間干渉を小さくしたまま最密繰り返し信号の振幅を大きくできなかった。
【００１１】
本発明では、各信号毎に適当な等化係数を用いて等化処理を行うため、上記問題点を解決できる。以下本方式について詳しく説明する。図５は再生信号絶対値に対する等化係数の関係を示し、本方式ではこの関係に基づいて各信号毎に適当な等化係数を与える。再生信号の絶対値が小さいほど等化係数は大きく、絶対値が０の場合は等化係数はａとなり、再生信号の絶対値が大きくなると等化係数は小さくなり、再生信号の絶対値が最大値１となる場合には等化係数はｂとなる。
【００１２】
短いマークを再生した場合、得られる再生信号の絶対値は小さくなり、逆に長いマークを再生した場合、得られる再生信号の絶対値は大きい。すなわち図５に示した規則に従えば、短いマークの場合には大きな等化係数が用いられるので符号間干渉を大きく低減し、等化後の振幅は等化前に比べて大きくなる。一方、長いマークの場合には小さな等化係数が用いられるので等化後の振幅は等化前とあまり変化がない。エッジシフトについても同様であり、絶対値が小さな付近、すなわちマーク長や未記録長が短いため符号間干渉が生じやすい付近では等化が積極的に行われ、一方絶対値が大きな付近、すなわちマーク長や未記録長が長いため符号間干渉が生じにくい付近では等化がほとんど行われない。この結果、従来生じていたような過等化による波形歪みは原理的に解消される。
【００１３】
本発明に係る情報再生方法では、再生信号のレベルに応じて逐次等化係数を変化させながら符号間干渉を低減する信号処理を施すことを特徴とする。以下、本方式による効果について説明する。図３は本方式に従う等化回路の一例である。振幅調整回路１６０−１〜１６０−３は図５に示した規則にしたがって再生信号の振幅を調整する。この結果、振幅の小さい部位は振幅が大きくなり振幅の大きい部位は振幅が小さくなって出力される。係数発生器２１０−１〜２１０−３はａ１〜ａ３で図５に示した係数の最大値ａを与え、ｂ１〜ｂ３で図５に示した係数の最小値ｂを与える。また係数発生器２１０−１〜２１０−３は振幅調整された信号の極性を定める係数ｃ１〜ｃ３も出力する。図６（ｄ）はａ１を０．４、ｂ１を０．１、ｃ１を−１とし、ａ２を１．０、ｂ２を１．０、ｃ２を＋１とし、ａ３を０．４、ｂ３を０．１、ｃ３を−１とし、遅延回路による遅延量を検出窓幅の２倍とした場合のアイパターンを示す。図６（ｂ）に示した従来の等化処理で得られるアイパターンに比べてエッジのシフト量は変わらないが、最密繰り返し信号の振幅はより大きく改善されていることが分かる。
【００１４】
また、図４は本方式に従う等化回路の別の一例を示したものである。振幅調整回路１６０−１〜１６０−５と、係数発生器２１０−１〜２１０−５は図３の振幅調整回路や係数発生器と全く同じ働きをする。図６（ｅ）はａ１を１．０、ｂ１を０．３、ｃ１を−１とし、ａ２を１．０、ｂ２を０．３、ｃ２を＋１とし、ａ３を１．０、ｂ３を１．０、ｃ３を＋１とし、ａ４を１．０、ｂ４を０．３、ｃ４を＋１とし、ａ５を１．０、ｂ５を０．３、ｃ５を−１とし、遅延回路による遅延量を検出窓幅と同じとした場合のアイパターンを示す。図６に示した各アイパターンの中で最密繰り返し信号の振幅が最も大きく改善されていることが分かる。
【００１５】
このように、本方式に従う等化処理を用いればエッジシフトを増大させることなく最密繰り返し信号の振幅を改善することができ、その結果Ｓ／Ｎが向上するので従来よりも更にマークピッチを小さくして高密度化を達成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る情報再生方法及び装置を、図面に記載した実施例を参照してさらに詳細に説明する。なお、以下においては、同じ参照番号は同じものもしくは類似のものを表わすものとする。
【００１７】
（装置の概要）
図１は、本発明に係る光情報再生装置の概略構成図である。
【００１８】
この光情報再生装置は、駆動装置１０１に搭載されて回転する光記録媒体１００と、記録された情報を再生するときに、光スポット１０３を光記録媒体１００上に照射する光ヘッド１０２と、一定の光パワーが光ヘッド１０２から出力されるように光ヘッド１０２を駆動するレーザ駆動回路１１５と、光スポット１０３の位置決めを実行するサーボ回路１１３と、光スポット１０３がトラックを走査することで得られる再生信号１０４に基づき再生信号の振幅を予め定められた振幅に調整する自動利得調整回路１０５と、利得調整された再生信号のレベルに応じて逐次等化係数を変化させながら符号間干渉を低減する信号処理を施す非線形等化回路１０７と、等化処理された再生信号に基づき光記録媒体１００の回転に同期したクロック信号を発生する同期信号発生回路１０９と、あらかじめ定められた復調方式にしたがって等化処理された再生信号に復調を施してユーザデータを出力するデータ復調回路１１１と、サーボ回路１１３とレーザ駆動回路１１５とデータ復調回路１１１をコントロールする制御回路１１７からなる。
【００１９】
（非線形等化処理）
図１に示した概略図において本発明の特徴である非線形等化処理１０７について説明する。 図２は本発明に従う非線形等化回路を示す。本回路は複数の振幅調整回路１６０−１〜１６０−ｎと複数の係数発生器２１０−１〜２１０−ｎと、複数の遅延回路１５０−２〜１５０−ｎと１つの加算回路１７０からなる。振幅調整回路１６０−１は絶対値回路１８０−１と、掛け算回路１９０−１と２００−１、及び符号回路２２０−１と、遅延回路２２０−１で構成される。
【００２０】
非線形等化処理１０７に入力される利得調整後再生信号１０６は、例えば図６（ａ）に示したようなアイパターンになる。これは前段の自動利得調整回路１０５により、振幅の最大値と最小値が予め定められた値となるように振幅調整されている。図６（ａ）の例では最大値が＋１で最小値が−１となるように調整されている。以下、説明の簡単化のために、自動利得調整回路１０５は再生信号１０４の最大値を＋１に、最小値を−１とするように振幅を調整し、利得調整後再生信号１０６を出力すると仮定する。
【００２１】
絶対値回路１８０−１はこの利得調整後再生信号１０６の絶対値を作製し、絶対値信号１８１−１として出力する。
【００２２】
掛け算回路１９０−１は係数発生器２１０−１によって与えられる等化係数の最大値信号２１１−１と最小値信号２１２−１に基づき信号の絶対値に応じた等化係数１９１−１を出力する。信号の絶対値｜ｘ｜から等化係数ｚを算出する規則は、例えば図５に示した関係を用いればよく、算術式でｚ＝（ｂ−ａ）×｜Ｘ｜＋ａのように表される。ここで、等化係数の最大値はａで最小値はｂである。掛け算回路１９０−１は入力ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２、及びＵにたいしてｚ＝（ｘ１−ｘ２）（ｙ１−ｙ２）＋Ｕを出力する機能を有するので、ｘ１に絶対値信号１８１−１を入力し、かつｘ２を０とし、かつｙ１に等化係数の最小値信号２１２−１を入力し、かつｙ２とＵに等化係数の最大値信号２１１−１を入力することによって図５に示した規則を回路で実現できる。
【００２３】
符号回路２２０−１は係数発生器２１０−１によって与えられる極性信号２１３−１が＋１ならば等化係数１９１−１を極性付等化係数２２１−１として出力し、極性信号２１３−１が−１ならば極性を反転した等化係数１９１−１を極性付等化係数２２１−１として出力する。
【００２４】
遅延回路２３０−１は絶対値回路１８０−１と掛け算回路１９０−１と符号回路２２０−１で生じる信号の伝播遅延量と同じだけの遅延量を持ち、利得調整後再生信号１０６に対して遅延を加えた位相補償後信号２３１−１と極性付等化係数２２１−１が、同位相になるようにする働きを有する。
【００２５】
掛け算回路２００−１は位相補償後信号２３１−１と極性付等化係数２２１−１を掛け合わせた結果を振幅調整後信号１６１−１として出力する。
【００２６】
一方、利得調整後再生信号１０６は遅延回路１５０−２で予め定められた遅延量だけ遅らされて遅延後利得調整後再生信号１５１−２となる。これは振幅調整回路１６０−２によって上記と同様の処理を施され、振幅調整後信号１６１−２が生成される。したがって、各振幅調整回路で生成される振幅調整後信号１６１−１〜１６１−ｎは各々固有の遅延量と振幅調整を受けた信号となる。
【００２７】
加算回路１０８は、これら振幅調整後信号１６１−１〜１６１−ｎを全て加算し、等化後信号１０８を出力する。尚、上記係数発生器２１０−１〜２１０−ｎの値や遅延回路１５０−２〜１５０−ｎの値は等化後信号１０８に含まれる符号間干渉が最小となるように予め設定されている。
【００２８】
図３は本方式に従う３タップ等化回路の一例である。図６（ｄ）は図３においてａ１を０．４、ｂ１を０．１、ｃ１を−１とし、ａ２を１．０、ｂ２を１．０、ｃ２を＋１とし、ａ３を０．４、ｂ３を０．１、ｃ３を−１とし、遅延回路による遅延量を検出窓幅の２倍とした場合のアイパターンを示す。図６（ｂ）に示した従来の等化処理で得られるアイパターンに比べてエッジのシフト量は変わらないが、最密繰り返し信号の振幅はより大きく改善されていることが分かる。
【００２９】
また、図４は本方式に従う５タップ等化回路の別の一例を示したものである。図６（ｅ）は図４においてａ１を１．０、ｂ１を０．３、ｃ１を−１とし、ａ２を１．０、ｂ２を０．３、ｃ２を＋１とし、ａ３を１．０、ｂ３を１．０、ｃ３を＋１とし、ａ４を１．０、ｂ４を０．３、ｃ４を＋１とし、ａ５を１．０、ｂ５を０．３、ｃ５を−１とし、遅延回路による遅延量を検出窓幅と同じとした場合のアイパターンを示す。図６に示した各アイパターンの中で最密繰り返し信号の振幅が最も大きく改善されていることが分かる。
【００３０】
上記のように、本発明に従う等化処理を用いることによりエッジシフトを増大させることなく最密繰り返し信号の振幅を大きくすることができ、その結果Ｓ／Ｎが向上するので、マークピッチを小さくしても高信頼性を確保でき高密度化が可能となることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、再生信号のレベルに応じて逐次等化係数を変化させながら符号間干渉を低減する信号処理を再生信号に施すことによって、エッジシフトを増大させることなく最密繰り返し信号の振幅を大きくすることができ、その結果Ｓ／Ｎが向上するので、マークピッチを小さくしても高信頼性を確保でき、高密度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光情報再生装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る光情報再生装置を構成する非線形等化回路の一実施例を示す図である。
【図３】本発明に係る光情報再生装置を構成する非線形等化回路の一実施例を示す図である。
【図４】本発明に係る光情報再生装置を構成する非線形等化回路の一実施例を示す図である。
【図５】本発明に係る等化係数算出手段を説明する図である。
【図６】従来技術に対する本発明の効果を示す図である。
【図７】従来技術の等化回路を示す図である。
【符号の説明】
１００…光記録媒体、１０１…駆動装置、１０２…光ヘッド、１０３…光スポット、１０４…再生信号、１０５…自動利得調整回路、１０６…自動利得調整後信号、１０７…非線形等化処理回路、１０８…等化後信号，１０９…同期信号発生回路、１１０…同期信号、１１１…データ復調回路、１１２…ユーザデータ、１１３…サーボ回路、１１４…位置づけ指令信号、１１５…レーザ駆動回路、１１６…レーザ駆動信号、１１７…制御回路、１１８…サーボ制御信号、１１９…レーザ制御信号、１２０…復調回路制御信号、１５０−２〜１５０−ｎ…遅延回路、１５１−２〜１５１−ｎ…遅延後利得調整後再生信号、１６０−１〜１６０−ｎ…振幅調整回路、１６１−１〜１６１−ｎ…振幅調整後信号、１７０…加算回路、１８０−１…絶対値回路、１８１−１…絶対値信号、１９０−１…掛け算回路、１９１−１…等化係数、２００−１…掛け算回路、２１０−１〜２１０−ｎ…係数発生器、２１１−１…最大値信号、２１２−１…最小値信号、２１３−１…極性信号、２２０−１…符号回路、２２１−１…極性付等化係数、２３０−１…遅延回路、２３１−１…位相補償後信号、５００−１〜５００−ｎ…振幅調整回路、５０１−１〜５０１−ｎ…係数発生器、５０２−１〜５０２−ｎ…等化係数、５０５−１…掛け算回路、５１０−２〜５１０−ｎ…遅延回路、５１１−２〜５１１−ｎ…遅延後信号、５２０−１〜５２０−ｎ…振幅調整後信号、５３０…加算回路。

Claims (5)

1. あらかじめ定められた情報記録領域内のトラック上に記録された情報マークを光スポットでもって走査し、
   該走査により情報マークによる光学的変化を検出し、
   該検出の結果得られる再生信号に対して符号間干渉を低減する信号処理を施し、
   記録媒体上に記録されている情報を再生する情報再生方法であって、
   情報マークによる光学的変化の大きさを検出し、
   検出された光学的変化の大きさに基づき等化処理に用いる等化係数を算出し、
   該等化係数に基づき符号間干渉を低減する信号処理を施し、
   該情報記録媒体上の第１の情報マークの検出信号に対して用いる等化係数が、前記第１の情報マークよりも長い第２の情報マークの検出信号に対して用いる等化係数よりも大きいことを特徴とする情報再生方法。
2. 請求項１記載の情報再生方法において、光学的変化の大きさを検出するために再生信号の絶対値を生成することを特徴とする情報再生方法。
3. 請求項１記載の情報再生方法において、光学的変化の大きさ｜ｘ｜から等化係数ｚを算出するためにｚ＝ｆ（｜ｘ｜）なる関数を用いることを特徴とする情報再生方法。
4. 光記録媒体を回転させるための駆動装置と、
   光記録媒体上の情報を読み出すべき情報記憶領域に光スポットを照射し、記録されたマークによる光学的変化を検出して再生信号を出力する光ヘッドと、
   上記情報記憶領域を光スポットが走査するように、該光ヘッドを該光学的情報記録媒体に対して相対的に駆動する装置と、
   前記光ヘッドから出力される光パワーの制御を行うレーザ駆動回路と、
   光ヘッドから検出される再生信号の振幅を予め定められた振幅に調整する自動利得調整回路と、
   利得調整された再生信号に含まれる符号間干渉を低減するための非線形等化回路と、
   等化処理された再生信号に基づいてディスクの回転に同期した信号を生成する同期信号発生回路と、
   等化処理された再生信号とディスクの回転に同期した信号に基づいて予め定められた符号化則に従って復調するデータ復調回路と、
   上記回路の動作を管理して制御する制御回路とを有し、
   前記非線形等化回路は、
   前記利得調整された再生信号の振幅を調整する振幅調整回路と、
   前記利得調整された再生信号の振幅の最大値と最小値に対応する最大係数と最小係数と極性を決定して、極性付等化係数を出力する係数発生器とからなり、
   前記光記録媒体上の第１のマークの検出信号に対して用いる等化係数が、前記第１のマークよりも長い第２のマークの検出信号に対して用いる等化係数よりも大きくなるように係数を決定することを特徴とする情報再生装置。
5. 請求項４記載の情報再生装置において、前記振幅調整回路は、
   前記利得調整された再生信号の大きさの絶対値を生成する絶対値回路と、
   前記係数発生器によって与えられた前記最大係数と前記最小係数に基づき、前記絶対値に対応した等化係数を発生する第１の掛算回路と、
   前記第１の掛算回路からの前記等化係数と前記係数発生器からの前記極性を定める係数を受け取り、極性付等化係数を発生する符号回路と、
   前記利得調整された再生信号に遅延を加えた信号と前記極性付等化係数を掛け合わせた結果を振幅調整後信号として出力する第２の掛算回路とを有することを特徴とする情報再生装置。

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