JP4764939B2 - 記録条件の調整方法及び光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は，記録媒体上に物理的性質が他の部分とは異なる記録マークを形成し，情報を記憶する光ディスク媒体への情報を記録する記録条件の調整方法及び光ディスク装置に関する。

光ディスク媒体としてはＣＤ−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ，ＢＤ等多くのものが存在し，データ層を２層持つ媒体も含めて広く一般に普及している。対応する光ディスク装置としては，ＣＤ−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの記録/再生に対応した，いわゆるＤＶＤスーパーマルチドライブが普及している。今後はＢＤに対応する高機能ドライブが普及していくものと考えられ、さらに大容量の光ディスクの登場が望まれている。

光ディスクの高速化と高密度化に伴いＰＲＭＬ(Partial Response Maximum Likelihood)再生方式による再生信号の２値化技術が必須になってきている。ＰＲＭＬ方式の１つとして，目標信号レベルを再生信号に応じて適応的に変化させる適応ＰＲＭＬまたは補償ＰＲＭＬ方式がある。非特許文献１「電子情報通信学会論文誌CJ90−C,pp.519 (2007)」によれば，こうしたＰＲＭＬ方式を用いて，再生信号のアシンメトリ及び記録時の熱干渉を補償することによって，ＢＤ対応の装置で，３５ＧＢ容量相当の高密度化が実現可能なことが示されている。使用されるＰＲＭＬ方式の拘束長（クラスを表すビット長）に応じて，拘束長が長い程，高密度条件での再生性能が高いことが示されている。こうしたＰＲＭＬ方式を備えた光ディスク装置では、最良の２値化結果を得るために、再生信号とＰＲＭＬの目標信号とのＲＭＳ誤差を最小にするような自動等化器が搭載される。自動等化器はタップ係数が可変なＦＩＲ（Finite Impulse Response)フィルターとして実装されることが一般的である。

光ディスクの記録密度を増加させると、光スポットの大きさに比較して記録マークの大きさが小さくなり、得られる再生信号の振幅も小さくなる。光スポットの分解能は波長λと対物レンズの開口数NAによって定まり、最短ラン長の記録マークの長さがλ/４NA以下になると、その繰り返し信号の振幅がゼロになる。これは一般に光学カットオフとして知られている現象であり、ＢＤにおいてはλ/４NA≒１１９ｎｍである。ＢＤにおいてトラックピッチを一定とした場合、容量約３１ＧＢ以上を実現しようすると最短ラン長である２Ｔの繰り返し信号の振幅がゼロになる。こうした高密度条件において良好な再生性能を得るためにはＰＲＭＬ方式の利用が必須である。

記録型光ディスクでは、パルス状に強度変調されたレーザ光（以下記録パルス）を用いて、記録膜の結晶状態等を変化させることで所望の情報を記録する。記録膜としては相変化材料や有機色素、ある種の合金や酸化物等が用いられており、広く一般に知られている。ＣＤ、ＤＶＤ、およびＢＤにおいて用いられるマークエッジ符号方式では、前後のエッジ位置によってコード情報が定まる。記録パルスにおいては、記録マークの前エッジの形成条件を主として定めるファースト・パルスと、記録マークの後エッジの形成条件を主として定めるラスト・パルスの位置と幅が、記録した情報の品質を良好に保つために重要である。このため、記録型光ディスクにおいては、記録マークの長さ、および先行または後続するスペースの長さに応じて、ファースト・パルスとラスト・パルスの位置もしくは幅を適応的に変化させる適応型記録パルスを用いることが一般的である。

前述のような高密度条件においては、形成する記録マークが微細化するため、従来よりも高精度に記録パルスの照射条件（以下、記録条件）を定める必要がある。一方、光ディスク装置の光スポットの形状は、光源の波長、波面収差、フォーカス条件、ディスクのチルト等によって変動する。また、環境温度や経時変化によって、半導体レーザのインピーダンスや量子効率が変化するため、記録パルスの形状も変動する。このように、個体ごと、環境ごとに変動する光スポットの形状と記録パルスの形状に対応して、常に最良の記録条件を得るための調整技術は一般的に試し書きと呼ばれる。記録密度の向上に従って、試し書きによる記録条件の調整技術は重要度を増していく。

記録条件の調整技術は、大きく２つの方法に分類される。１つはビットエラーやバイトエラー率を指標とした方法であり、もう１つは、ジッター等の統計的な指標を用いる方法である。前者は記録されたデータに対して小さな確率で発生する事象に注目したものであり、後者は記録されたデータの平均的な品質に注目したものである。例えば、追記型光ディスクについて考えると、記録条件を変化させながら複数の箇所にデータを記録再生した場合、前者では最良の記録条件であっても記録した個所に指紋があるとビットエラーやバイトエラーが大きくなるため、これを選択することができない。最良の記録条件とはそれによって記録されたデータの平均的な品質を最良とするものであるべきなので、光ディスクのように、媒体欠陥、指紋、埃等の影響を避けることができないストレージ・システムにおいては、統計的な指標を用いる方法が優れていると言える。

ＰＲＭＬ方式に対応し、記録したデータの品質を統計的に評価する方法としては、Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 43, pp.4850 (2004)（非特許文献２）、特開2003−141823号公報（特許文献１）、特開2005−346897号公報（特許文献２）、特開2005−196964号公報（特許文献３），特開2004−253114号公報（特許文献４）および特開2003−151219号公報（特許文献５）などに記載されている技術がある。

特許文献１には，最も確からしい状態遷移列に対応する確からしさPaと，２番目に確からしい状態遷移列に対応する確からしさPbを用い，|Pa-Pb|の分布によって再生信号の品質を評価する技術が開示されている。非特許文献２には、再生信号から得られた２値化ビット列（最も確からしい状態遷移列に対応）の目標信号と再生信号とのユークリッド距離（Paに対応）と、注目するエッジが１ビットシフトした２値化ビット列（２番目に確からしい状態遷移列に対応）の目標信号と再生信号とのユークリッド距離の差（Pbに対応）の絶対値から、２つの目標信号の間のユークリッド距離を減算した値をＭＬＳＥ(Maxmum Likelihood Sequence Error)と定義し、記録パターンごとにMLSEの分布の平均値がゼロになるように、記録条件を調整する技術が開示されている。

特許文献２には，エッジシフトに注目し、再生信号のエッジ部が左右にシフトする誤りパターンに仮想的な１Ｔラン長を含むパターンを用いるとともに，エッジシフトの方向に基づいて，符号付きシーケンス誤差の差を求めることによってエッジシフト量を求め、これをゼロに近づけるように記録条件を調整する技術が開示されている。この評価指標はＶ−ＳＥＡＴ（Virtual state based Sequence Error for Adaptive Target）と呼ばれる。

特許文献３および特許文献４には、正パターンと対応する誤パターンの組み合わせを予め収納したテーブルを利用することによって，再生信号と正パターン及び誤パターンのユークリッド距離の差を計算し，その平均値と標準偏差から求めた推定ビットエラー率ＳｂＥＲ（Simulated bit Error Rate）を求める技術が開示されている。

特許文献５には、再生信号と正パターン及び誤パターンのユークリッド距離の差に基づいて、注目するエッジが左側にシフトした場合の誤り確率と右側にシフトした場合の誤り確率をそれぞれ求め、いずれかが等しくなるように記録条件を調整する技術が開示されている。このため、所定の再生信号、この再生信号の信号波形パターンに対応した第１のパターン、およびこの第１のパターン以外であって再生信号の信号波形パターンに対応した任意のパターン（第２または第３のパターン）が用いられる。まず、再生信号と第１のパターンとの間の距離Ｅｏと、再生信号と任意のパターンとの間の距離Ｅｅとの間の距離差Ｄ＝Ｅｅ−Ｅｏが求められる。次に、複数の再生信号のサンプルについて距離差Ｄの分布が求められる。次に、求めた距離差Ｄの平均Ｍと求めた距離差Ｄの分布の標準偏差σとの比に基づいて、再生信号の品質評価パラメータ（Ｍ／σ）が定められる。そして、品質評価パラメータで表される評価指標値（Ｍｇｎ）から、再生信号の品質が判断される。

特開２００３−１４１８２３号公報 特開２００５−３４６８９７号公報 特開２００５−１９６９６４号公報 特開２００４−２５３１１４号公報 特開２００３−１５１２１９号公報

電子情報通信学会論文誌C Vol. J90−C,pp.519 (2007) Jpn. J. Appl. Phys. Vol.43, pp.4850 (2004)

特許文献１に記載されている最も確からしい状態遷移列と２番目に確からしい状態遷移列，および特許文献３に記載されている正パターンと誤パターンはそれぞれ再生信号との距離を測定するべき目標ビット列という意味で同じものである。特許文献２および特許文献５では目標ビット列が３つあるが、同じ意味のものである。以下，これらを総称して評価ビット列と呼ぶことにする。また、本発明ではＢＤシステムを基本として，３０ＧＢ以上の大容量化を図ることを目指しているため，以下，変調符号の最短ラン長２Ｔを前提として説明を進める。

非特許文献１に記載されているように，高密度記録を実現するためには，拘束長が５以上のＰＲＭＬ方式が適する。前述のように、ＢＤの光学系条件（波長４０５ｎｍ，対物レンズ開口数０．８５）では線方向に記録密度を高めた場合，容量が約３１ＧＢ以上で２Ｔ繰り返し信号の振幅がゼロになる。このとき，ＰＲＭＬ方式としては２Ｔ繰り返し信号の目標振幅がゼロのPR(１,２,２,２,１)方式等が適することは周知のことである。PR(１,２,２,２,１)方式に対応した再生信号の品質の評価方法としては、特許文献３と特許文献４に開示されたＳｂＥＲがある。ＳｂＥＲは２値化ビット列（正パターン）の他に２番目に確からしい評価ビット列（誤パターン）として、正パターンとのハミング距離が１（エッジシフト）、ハミング距離が２（２Ｔデータのシフト）、ハミング距離が３（２Ｔ-２Ｔデータのシフト）を用いて、それぞれの分布をガウス分布と見なして、その平均値と標準偏差から誤差関数を用いてビットエラー率を推定するものである。

ＢＤ規格を基本として記録容量が３０ＧＢ以上の光ディスクシステムを実現するために必要な高精度の記録条件の調整技術に求められる性能について説明する。これには、少なくとも調整結果に基づいて記録したデータの品質について、（１）ＳｂＥＲ等やビットエラー率等が十分に小さいこと、および（２）１台のドライブ装置で記録したデータの品質は他のドライブ装置においても、ＳｂＥＲ等やビットエラー率等が十分に小さいこと、が求められる。要求性能（１）は当然の事柄であるが、要求性能（２）はディスク媒体が交換可能である光ディスク・システムにおいて特徴的に求められるものである。少なくとも２つの要求性能を満足しない記録条件の調整方法は、高密度光ディスクシステムには適さないと言える。

以上の２つの要求性能の観点から、従来技術とそれらの組み合わせから類推される技術の課題について説明する。

先ず、ＢＤにおいて、線記録密度を高めた実験とシミュレーション結果を用いて、３０ＧＢ／面相当以上の記録密度で記録再生を実施した場合に発生する種々の事象について説明する。

図２は，試作した３層構成の追記型光ディスク試料を用いて測定した記録パワーとビットエラー数の関係をまとめた実験結果である。試作ディスクに用いた記録材料はGe系化合物薄膜であり、各層の層間隔を１４μmおよび１８μmとして３層構成として、光ヘッドから見て最も奥側の層までの透明カバー層の厚さを１００μmとした。トラックピッチは３２０ｎｍである。記録再生条件はデータ転送速度がＢＤの２倍速となる条件とし、検出窓幅１Ｔを約５６ｎｍとして、３３ＧＢ相当の記録密度となるようにした。記録パルスとしては３つのパワーレベル（ピークパワー、アシストパワー、ボトムパワー）の間で変調した一般的なマルチパルス型の記録パルスを用いた。再生信号処理系の構成としては、８ビットのＡ／Ｄ変換器、２１タップの自動等化器、ＰＲ（１，２，２，２，１）方式のビタビデコーダを用いた。ビットエラー率の最小値は各層共に１０^-５以下であった。ビットエラー率が最小となるピークパワー値はＬ０,Ｌ１,Ｌ２層で各々、１３.５ｍＷ、１５.５ｍＷ、１１.５ｍＷであった。図はＬ０層において、３つのパワーの比率を一定にして記録パワーを変化させたときのビットエラーについてまとめたものであり、エッジシフトの他に１個から４個の連続する２Ｔがまとめてシフト（スリップ）するケースについて調べた結果である。図に見られるように、記録パワーのずれに応じてエッジシフトだけでなく連続する２Ｔがまとめてシフトする場合のエラー頻度も同等以上に大きいことが分かる。これは、２Ｔ-２Ｔ信号の振幅がゼロであることと、PR(１,２,２,２,１)方式の場合、エッジシフトに対するユークリッド距離が１４であるのに対して、連続する２Ｔがまとめてシフトする場合のユークリッド距離が１２と小さいことに起因した結果である。

図３はＳＮＲとＳｂＥＲの関係をまとめたシミュレーション結果である。ここでは、線形回折シミュレータによって記録マークを再生した時に得られるインパルス・レスポンスを求め、記録ビット列との畳み込み演算によって、理想的に記録が実施された場合の再生信号を算出した。ノイズはホワイトノイズとして加算し、ＳＮＲは８Ｔ繰り返し信号の半値振幅とノイズの標準偏差の比として定めた。これをＰＲ(１,２,２,２,１)方式による再生信号処理系で処理することによって、ビットエラー率およびＳｂＥＲ等を算出した。特許文献３には２Ｔの連続数が２までの場合の評価パターンが開示されており、ここでは、これを２Ｔの連続数を６まで拡張（ハミング距離１〜７）して用いた。評価パターンの数はハミング距離当たり１８であるので、その総数は２５２である。図に見られるように、２Ｔの連続数２（ハミング距離３)以上で、ＳｂＥＲの値がほぼ一定となることが判る。この結果は図２の実験結果に矛盾するようであるがそうではない。ＳｂＥＲの算出においては定義上、評価パターンの存在確率を加味してビットエラー率を推定するため２Ｔの連続数が２までの評価であっても、全体のビットエラー率を推定できるのである。

図４にビットエラー率とＳｂＥＲの関係を表す実験結果である。ここではＬ０層において、クロストークの影響を含むように連続５トラックの記録を行ない中心のトラックにて，種々の記録再生ストレスを与えて実験を行なった。具体的なストレスはディスクのラジアルチルト（Ｒ−ｔｉｌｔ），タンジェンシャルチルト（Ｔ−ｔｉｌｔ），フォーカスずれ（ＡＦ），光ヘッドのビームエキスパンダの操作による球面収差（ＳＡ），および記録パワーの変化（Ｐｗ）である。ラジアルチルトに関してはＬ２層の結果も示してある。図に見られるように，ビットエラー率とＳｂＥＲの相関は非常に良好でありことが判る。ビットエラー率が１０^―５付近において，バラツキが大きい原因は主に試作媒体の欠陥の影響である。

これらの実験とシミュレーションの結果から、３３ＧＢ/面の記録容量を実現するような高密度記録再生条件においては、ビットエラーとして、エッジシフト（ハミング距離１）だけでなく、少なくとも２Ｔの連続数２（ハミング距離３）までのエラーの評価をする必要があることが判る。特に、エッジシフトだけに注目して再生信号の品質を評価する方法では、ビットエラー率やＳｂＥＲとの相関が十分とは言えない。

次に高密度化に伴うユークリッド距離差の分布について説明する。ここで扱うユークリッド距離差とは、再生信号と誤目標信号とのユークリッド距離から再生信号と正目標信号とのユークリッド距離を減算した値であって、特許文献１では｜Ｐａ−Ｐｂ｜、特許文献３および４ではＤ値として定義されたものである。また、ここでは理想的な記録状態を考察するために、前述のシミュレーションを用いた。ＳＮＲを２４ｄＢとし、記録密度を２５から３６ＧＢ／面相当の範囲（Ｔ＝７４．５ｎｍ〜５１．７ｎｍ）で変化させて、２Ｔの連続数が２までのユークリッド距離差の分布を求めた。再生信号処理系の構成は前述の通りである。結果を図５に示す。この分布はＳＡＭ分布と呼ばれることもある。前述のように、ＰＲ（１，２，２，２，１）方式においては、エッジシフトの理想ユークリッド距離＝１４、２Ｔシフトおよび２個連続２Ｔがシフトする場合の理想ユークリッド距離＝１２、と異なるので、これらをまとめて表示するために、各ユークリッド距離差は理想ユークリッド距離で割って規格化して表示してある。同図において、距離差がゼロ（左側の端）または負になる場合の統計的な確率がビットエラー率に相当するものである。図に見られるように、記録密度の向上によって同じＳＮＲであっても分布の広がりが大きくなることが判る。これは、記録密度を向上に対応して、エラー率が増加することを示すものであって、リーズナブルな結果となっている。一方、各分布の平均値（ピーク値と概略等しい）について注目すると、エッジシフトの場合には１（＝理想ユークリッド距離）の近傍で一定となっている。しかしながら、連続する２Ｔがシフトする場合においては、２Ｔの連続数が１個、２個と増加するのに従って、かつ記録密度が向上するのに従って、ピーク値が、ゼロに近づく方向へと移動していくことが判る。この現象の理由は、自動等化器の処理能力に依存したものと考えることができる。前述のように、自動等化器は再生信号と正目標信号のＲＭＳ誤差を最小にするように動作するものである。一方、そのサンプリング間隔は１Ｔで有限な値であるため、サンプリング定理によって、サンプリング周波数の１／２までの範囲での離散的な周波数特性演算ができるだけである。このように、自動等化器で得られるフィルター特性には限りがあるため、再生信号の中に含まれる２Ｔの連続数が大きなパターン区間では再生信号の高域の周波数成分が大きくなり、結果として自動等化器の処理能力の限界に近づくため、理想ユークリッド距離からのずれが大きくなるものと考えることができる。後述するように、記録密度の向上によってユークリッド距離差の分布ピーク値（または平均値）が理想ユークリッド距離よりも小さい側へシフトする現象は、記録条件の調整技術に関して非常に重要な事柄である。上に示した公知文献の中にはこの現象に関する記載はないことを付記しておく。

以上の実験とシミュレーションの結果に基づいて、前述の２つの要求性能の観点から、従来技術とそれらの組み合わせから類推される技術の課題についてまとめる。
（１）非特許文献２に記載の方法
非特許文献２では、特許文献１に記載の技術に基づいて、エッジシフトに注目して、ユークリッド距離差の分布の平均値が、理想ユークリッド距離となるように調整する技術が記載されている。「非特許文献２の式（１）」では、特定のエッジのシフト量ＭＤは以下として定義される。

ここで、Ｘは再生信号のレベル、Ｐ_ＡおよびＰ_Ｂはそれぞれ２値化されたビット列（最も確からしい状態遷移列）に対する目標信号レベルおよび1ビットエッジシフトしたビット列（２番目に確からしい状態遷移列）に対応する目標信号レベルであり、ｄ_ｍｉｎはエッジシフトに対応する理想ユークリッド距離である。図５に示した結果に従って補足すると、本方法はエッジシフトの分布が理想ユークリッド距離（＝１）になるように、記録条件を調整することに対応する方法である。一方、図３では高密度記録条件下においてエッジシフトだけに注目した場合、ＳｂＥＲ（またはビットエラー率）との相関が十分でなくことを示した。この結果から、エッジシフトだけに注目する本方法は、高密度記録条件では、上の要求性能（１）に照らして十分ではないことが判る。また、「非特許文献２のＴａｂｌｅ ２」では２Ｔが２個連続する箇所、すなわち、先行スペースが２Ｔの場合の２Ｔマークの前エッジ（Ｔｓｆｐ（２ｓ、２ｍ））、および後続するスペースが２Ｔの場合の２Ｔマークの後エッジ（Ｔｅｌｐ（２ｓ，２ｍ））において、調整指標が存在しないことが示されており、この点に関しても、図２に示した結果に鑑みて、２Ｔのエラーが大きい高密度記録条件の場合に本方法を適応するには十分でないと言える。
（２）特許文献２に記載の方法
特許文献２に記載の方法も、エッジシフトだけに注目して記録調整の指標を得る方法であるが、仮想的な１Ｔマークやスペースを導入することによって、２Ｔが２個連続する箇所についても、記録調整が可能である。しかしながら、上と同様に、エッジシフトのみに注目することから、ＳｂＥＲ（またはビットエラー率）との相関が良好とは言えないため、本方法も要求性能（１）に照らして十分ではないことが判る。
（３）特許文献５に記載の方法
特許文献５に記載の方法は、誤ビット列についてもラン長制限を満たすように選択しているため、エッジシフトだけでなく２Ｔが連続してシフトするケースについても、指標とＳｂＥＲ（またはビットエラー率）との相関に優れた方法である。本方法では「特許文献５の図３」に示されるように、２Ｔマークを含む記録条件を調整するために、注目するマークエッジが左側にシフトする場合と右側にシフトする場合とで、評価する誤ビット列と正ビット列とのハミング距離が異なる。例えば、非特許文献２の表記に従って、Ｔｓｆｐ（３ｓ、２ｍ）について見てみると、記載されるビット列は以下である。

ＰＲ（１，２，２，２，１）方式について考えると、左シフトビット列の場合は、正ビット列とのハミング距離が１、ユークリッド距離が１４である。右シフトビット列の場合は、正ビット列とのハミング距離が２、ユークリッド距離が１２となる。図５に示した結果に見られるように、ハミング距離が異なると、それぞれの分布の平均と標準偏差の値が異なってしまう。特許文献５では、この課題に対応するため、ＳｂＥＲの概念を導入し、それぞれのエラー確率を誤差関数を用いて推定し、両者のエラー確率が等しくなる条件を調整目標としている。本方法に従えば、ＳｂＥＲ（またはビットエラー率）を最小とするような記録条件を定めることが可能であると考えられる。一方、前述のように図５に示したシミュレーション結果は、記録マークが理想的な状態（エッジシフト＝０）で形成された場合の結果である。図５に見られるように、ハミング距離の違いに応じて、中心値と標準偏差が異なっている。したがって、特許文献５に記載の方法に従えば、３つの分布のエラー確率（ユークリッド距離差が０以下になる確率）を等しくするように、記録マークの形成条件をずらす必要がある。前述のディスク互換性の保証に関する要求性能（２）に照らして、この方法が高密度光ディスクの記録条件の調整方法として理想的なものであるかどうかについては疑問が残る。この点について、定量的な考察をするために、前述のシミュレーションを用いて検討を行った。

特許文献５の方法によって検出されるエッジシフト量を定義するため、概念の拡張を行った。「特許文献５の式（１３）」によって、エッジシフト相当量Ｅｃは、

と定義される。ここで、Ｍ_２，Ｍ_３およびσ_２、σ_３はそれぞれ、注目するエッジが左右に１ビットシフトした場合のユークリッド距離差の分布の平均および標準偏差である。前述のように２つの分布を理想ユークリッド距離で規格化して図５の結果を得た。同様にして理想ユークリッド距離が１Ｔに相当すると考え、Ｍ_２，Ｍ_３およびσ_２、σ_３をそれぞれ理想ユークリッド距離で規格化して用いれば、エッジシフト相当量Ｅｃから時間軸方向のエッジシフトＥｃ’を算出することができる。

図６はシミュレーションで求めた分布を示しており、「特許文献５の図６」に摸式的に示されるものと同様な結果が得られていることが判る。ＳＮＲを変化させた場合の、Ｅｃ’の値について調べた結果を図７に示す。図に見られるように、ＳＮＲの変化に応じてＥｃ’の値が大きく変化することが判る。光ディスク装置では、個体ごとに、あるいは温度等の環境条件に応じて、光スポットの形状や光電変換アンプのＳＮＲが変化する。ハードディスク装置のように、ディスク媒体が交換できないストレージ・デバイスであれば、当該ドライブ装置においてＳｂＥＲ（またはビットエラー率）が最小になるように、記録条件を調整することが最良の方法である。しかしながら、光ディスクのように、媒体可換なストレージ・システムにおいて、当該ドライブのみのＳｂＥＲ（またはビットエラー率）が最小となるだけでは、不十分であると言える。前述の要求性能（２）に鑑みて、本方法が高密度記録条件下での記録条件の調整方法として改善の余地があると言える。

さらに、本方法に関して、要求性能（１）に照らして改善の余地があることについても説明する。Ｔｓｆｐ（３ｓ、２ｍ）の評価に用いるビット列は前述のとおりである。一方、特許文献４に記載されているとおり、次の評価ビット列もＳｂＥＲの算出に用いられる。

これは、注目する２Ｔマークに後続するスペースが２Ｔの場合である。左シフトビット列に関しては、前述と同様に正ビット列とのハミング距離１、ユークリッド距離１４である。一方、右シフトビット列の場合は、正ビット列とのハミング距離３、ユークリッド距離１２となっており、前述のものとハミング距離が異なる。要求性能（１）によって、記録調整用の評価指標と再生信号品質の評価指標ＳｂＥＲ（またはビットエラー率）との相関が十分に大きいことが望まれる。したがって、記録調整用の評価指標においても、評価ビット列が再生信号品質の評価指標に準じたものとなる必要がある。注目するエッジが左右にエッジシフトした目標信号を用いる評価指標において、この例のように、左シフトがハミング距離１、右シフトがハミング距離２、３と複数の組み合わせが生じる点に関して、特許文献５には解決手段に関する記載がなかった。この点に関しても、本方法には改善の余地があると言える。
（４）従来技術の組み合わせによる方法
非特許文献２では、特許文献１に記載の技術に基づいて、エッジシフトに注目して、ユークリッド距離差の分布の平均値が、理想ユークリッド距離となるように調整する技術が記載されている。これを「特許文献５の図３」に示される評価ビット列に適応して、各分布の平均値が理想ユークリッド距離となるように調整する方法が容易に類推される。しかしながら、図５に示したように、記録密度を高めると各分布の平均値が理想ユークリッド距離から小さくなる方向にずれてしまう。同様にＳＮＲに応じても各分布の平均値は変化する。図８この現象を実験的に確かめた結果を示すものである。これは、前述の試作３層ディスクのＬ０において、再生パワーを変化させながら再生実験を実施して得た実験結果である。図の横軸は再生パワー１．２ｍＷを１００％として表したものである。再生信号振幅は再生パワーに比例するが光検出器のノイズ（アンプノイズ）は一定であるため、本実験は、再生パワーを変化させることによって再生信号のＳＮＲを変化させた結果である。図に見られるように、各分布の平均値は理想ユークリッド距離（＝１）よりも小さく、かつ再生パワーが小さくなるのに応じて小さくなることが判る。この方法についても、ドライブ装置の状態によるＳＮＲの違いが、記録調整に用いる指標に影響してしまうことは明らかである。
（５）ＳｂＥＲを最小とする方法
図４に示したように、３３ＧＢ／面の実験においてＳｂＥＲはビットエラー率と良好な相関を示す。したがって、記録調整のための評価指標を用いずに、記録条件の全ての組み合わせに対して、記録再生を行い最小のＳｂＥＲが得られる条件を選択する方法が考えられる。しかしながら、光ディスク媒体のように、記録調整用の領域（試し書きエリア）の大きさが限られている場合、無作為に記録条件を変化させながら、ＳｂＥＲが最小になる条件を検索することは実質的に不可能である。なぜなら、記録するマークのエッジを理想的な状態に近づけるための方向に対する情報を得ることができないためである。上に示した従来の技術のように、記録パルスの各パラメータに応じて、それぞれ独立に目標値からのずれを定量化できる方法でなければ、光ディスク装置に応用して試し書きを実施可能な方法とはならない。また、ディスクの試作を繰り返しながら、その性能向上を図るような場合においても、短時間で記録条件の調整が完了することが望まれる。この意味においても、前述の要求性能（１）と（２）を満たし、かつ記録パラメータに応じてそれぞれ独立に調整が可能となる新規な記録調整のための指標とその調整方法が望まれていた。

以上のように，ＢＤシステムに基づいて容量が３０ＧＢ／面以上となるような高密度記録条件に対応する記録条件の調整に関して、従来の技術では調整性能と媒体互換性の保証の両立という点に関して十分とは言えないという課題があった。本発明で解決しようとする課題は，これらの課題を解決する新規な記録調整用の評価指標と方法を提供すること、およびそれを用いた光ディスク装置の提供である。

本発明ではＢＤシステムを基本として，３０ＧＢ以上の大容量化を図ることを目指しているため，以下，変調符号の最短ラン長は２Ｔを前提として説明を進める。また、前述のように、実験結果から２Ｔの連続数が２までを扱うＳｂＥＲは良好にビットエラー率と一致するため、再生信号品質の評価の指標としてＳｂＥＲを前提として，本発明による記録調整用の評価指標について説明する。ＳｂＥＲと同様に，目標信号と再生信号のユークリッド距離に基づいて統計的に再生信号品質を評価する指標や，ビットエラー率を直接評価する指標等ならば，本発明によって記録条件を調整方法した結果は，良好な結果が得られる。

前述の課題を整理すると以下のようになる。
（課題１）調整結果に基づいて記録したデータの再生互換性について
ＳＮＲの変化に依存せずに調整目標点が一定となる評価指標と調整方法である必要がある。
（課題２）調整結果に基づいて記録したデータの品質について
ＳｂＥＲが十分に小さいことを保証するためには、少なくとも連続する２Ｔの数が２個までの評価ビット列が、ＳｂＥＲの評価ビット列と一致、もしくは実質的に一致する必要がある。
（課題３）短時間での記録調整の実現に関して
記録パルスの条件，もしくは適応型記録パルスの各パラメータに対応して、それぞれ独立に評価可能な評価指標と調整方法である必要がある。

本発明の課題解決手段を構成する基本的な概念は，２つの目標信号と再生信号とのユークリッド距離の差に従う評価指標において，着目するエッジのシフトに対応する成分とＳＮＲに依存する成分を分離して評価を行うことにある。本発明の理解を容易にするため，初めにこれらの課題を満足する評価指標の定義を示し、その後、課題を満足していることを示すことにする。

以下、再生信号をＷ、再生信号から得られた２値化ビット列の目標信号をＴ、２値化ビット列の注目するエッジを１ビット左にシフトさせ、かつラン長制限を満たすビット列の目標信号をＬ、２値化ビット列の注目するエッジを１ビット右にシフトさせ、かつラン長制限を満たすビット列の目標信号をＲとする。Ｗ，Ｔ，Ｒ，Ｌ間のユークリッド距離をＥＤ（Ｗ，Ｔ）、ＥＤ（Ｗ，Ｒ）のように表すことにする。注目するエッジが左方向にシフトする誤りについての評価値をｘＬ、右方向にシフトする誤りについての評価値をｘＲとして、これら等価エッジシフトと呼び以下で定義する。

注目するエッジのエッジシフト量を拡張エッジシフトＤと呼び、以下で定義する。

注目するエッジのエラー確率に相当する補正量をＳＮＲファクタＳと呼び、以下で定義する。

注目するエッジとマーク長と先行（もしくは後続）するスペース長が同じ、すなわち同一の記録パルス条件にて記録されるエッジの集団について、記録調整に用いるエッジシフト量をＤの統計平均値Δとして、以下で定義する。

ただし、Ｎは測定したエッジの総数、Ｄ_ｎはｎ番目のエッジの拡張エッジシフトである。

さらに、注目するエッジのエラー確率に相当するジッター値をσとして、以下で定義する。

ただし、Ｓ_ｎはｎ番目のエッジのＳＮＲファクタである。

（式Ｄ１）から（式Ｄ６）によって定義される本発明の評価指標を以下，Ｌ−ＳＥＡＴ（run-length-Limited Sequence Error for Adaptive Target）と呼び，（式Ｄ５）に定義したΔをＬ−ＳＥＡＴシフト，（式Ｄ６）に定義したσをＬ−ＳＥＡＴジッタと呼ぶ。本発明の記録条件の調整方法は，記録パルスの条件を変化させながら記録再生を行い、対応するエッジに関してＬ−ＳＥＡＴシフトの絶対値およびＬ−ＳＥＡＴジッタの値が最小となるような記録パルスの条件を選択することである。

以下、本発明の記録条件の調整方法が前述の（課題１）から（課題３）を満足することを説明する。特許文献１から５にあるように，ＰＲＭＬ方式においてエラーマージンは，ユークリッド距離差で表される。以下，説明の簡略のために，注目するエッジが左右にシフトするエラーに関するユークリッド距離差を理想ユークリッド距離で規格化した値とそれぞれ、ｄＥＤＬ、ｄＥＤＲを以下のように定義しておく。

（課題１）調整結果に基づいて記録したデータの再生互換性について
前述のように，記録調整用の評価指標ではＳＮＲの変化に依存せずにエッジシフトの評価指標が一定である必要がある。各ユークリッド距離差の分布はＳＮＲに応じて平均値が変化する。Ｗ，Ｔ，Ｌ，Ｒは複数の時刻ｔ（ｔ＝ｔ_０＋１，ｔ_０＋２，ｔ_０＋３，ｔ_０＋４，ｔ_０＋５）に対する信号レベルであるので、これを多次元空間の座標として考えてみる。簡単のため、ハミング距離１の右シフト誤りついて考えると、ＰＲ（１，２，２，２，１）方式では、Ｔ（Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３，Ｔ_４，Ｔ_５）、Ｗ（Ｔ_１＋δ_１，Ｔ_２＋δ_２，Ｔ_３＋δ_３，Ｔ_４＋δ_４，Ｔ_５＋δ_５）、Ｒ（Ｔ_１＋１，Ｔ_２＋２，Ｔ_３＋２，Ｔ_４＋２，Ｔ_５＋１）とすることができる。さらに、この５次元空間の原点をＴとする座標系を考えると、Ｗ，Ｒの位置ベクトル（＝座標）を改めてＷ，Ｒとすると、Ｗ（δ_１，δ_２，δ_３，δ_４，δ_５）、Ｒ（１，２，２，２，１）となる。Ｔ，Ｌ，Ｒを含む平面におけるこれらの関係を摸式的に図９に示す。図においてｘ軸は線分ＴＲの方向に取っており、点Ｒが１となるように規格化している。また、ｙ軸はｘ軸に直行する方向としているため、Ｗの値によってｙ軸は変化するものであって一定の方向を示すものではないことに注意されたい。Ｗ，Ｔ，Ｒに関するユークリッド距離には以下の関係がある。

すなわち、ＴからＷへのユークリッド距離とＲからＷへのユークリッド距離の合計は、ＴからＲへのユークリッド距離に必ずしも一致しない。

図９では物理的に記録されたマークのエッジシフトの測定についても摸式的に示している。この場合目標値Ｔ（原点）から測定した記録マークのエッジまでの距離をｘとしたとき、１Ｔだけ右にシフトした目標値Ｒから記録マークのエッジまでの距離は（１−ｘ）となり、両者の合計は必ず１（＝１Ｔ、Ｔは検出窓幅）となる。記録パルスによるエッジ制御は一般的に時間方向へのシフト制御であって、こうした物理的に記録されたマークのエッジシフトに関する線形な測定の概念に沿ったものとなっている。

そこで、ＰＲＭＬにおけるユークリッド距離（線分の長さの２乗値）の定義においても、ベクトルＴＷのｘ軸上への写像成分をｘＲとすれば、ベクトルＲＷのｘ軸上への写像成分は（１−ｘＲ）となって、両者の和を１とすることができる。ｘＲはベクトルＴＲとベクトルＴＷの内積値として、Ｔ，Ｒ，Ｗ間のユークリッド距離を用いて、以下のように算出することができる。

これが（式Ｄ２）に定義した等価エッジシフトｘＲの意味である。等価エッジシフトの算出はハミング距離が２や３の場合にも同様にして算出することができる。（式６）の第２項は、図５に示したユークリッド距離差を理想ユークリッド距離で規格化したものである。ｘＲはＷのＴＲ方向への成分値であると同時にＰＲＭＬのエラー確率に関する項を含んでいるものである。自然な拡張によって，左側にシフトした目標Ｌを用いて（式Ｄ１）により等価エッジシフトｘＬを算出することができる。

一方、ＳＮＲの値に応じてＷの座標が変化するため、等価エッジシフトの値は測定するエッジごとに変化する。しかしながら、前述のように等価エッジシフトはＴＲ線分上で線形加算が成り立つため、その平均値を求めることで、ＳＮＲに依存せずに記録マークのエッジシフトを評価することが可能となる。

次に、ＳＮＲに応じてユークリッド距離差の平均値が変化する課題への対応方法を示す。前述のように、この現象の要因は自動等化器によって得られるフィルターの周波数特性がサンプリング定理によって制限されることによって発生するものと考えられる。従って、注目するエッジに対して、それが左右にシフトした場合に現れる平均値の変化は等しい。図５に示したように、分布の平均値の変化は連続する２Ｔの数、すなわちハミング距離ごとに分類できることからも推察される。規格化したユークリッド距離差ｄＥＤＬ、ｄＥＤＲの平均値をそれぞれＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒ、これらの理想ユークリッド距離からのずれをｄＭ、測定すべきエッジシフト量をΔ_２とすればとすれば、以下の関係が成立する。

一方、特許文献２で開示されたＶ−ＳＥＡＴではエッジシフト（ハミング距離１）だけに着目して規格化シーケンス誤差を算出し、左右シフトに対応した符号を付与して加算平均をする技術を開示している。例えば、右方向の等価エッジシフトを正とし、左方向の透過エッジシフトを負とすることが自然である。これを応用し、注目するエッジについて、左右の等価エッジシフトを算出し、シフト方向に対応した符号を加味して加算平均したものを評価値とすれば、ＳＮＲに依存したユークリッド距離差の分布の平均値の変化ｄＭを相殺することができる。

同様にして、注目する１つのエッジに関する測定値として、（式Ｄ３）で定義される拡張エッジシフトＤについても、これがＳＮＲに依存した影響を取り除いたエッジシフトの評価値であることが判る。(式Ｄ５）で定義されるＬ−ＳＥＡＴエッジシフトΔは、（式９）で定義されるそれぞれの分布の平均値の差Δ_２と統計的に等価である。

図１０はＬ，Ｒを目標信号として等価エッジシフトｘＬ，ｘＲを示した摸式図である。図ではＬとＲの１時刻分のずれを考慮して、ｔ（ｔ＝ｔ_０，ｔ_０＋１，ｔ_０＋２，ｔ_０＋３，ｔ_０＋４，ｔ_０＋５）の６次元に対するＬ，Ｒ、Ｗの座標をＴを原点として表している。
物理的に記録されたマークのエッジシフトｘは、１Ｔ右側の点Ｒからの距離（＝１−ｘ）、と１Ｔ左側の点Ｌからの距離（＝１＋ｘ）を用いて、ｘ＝｛（１−ｘ）＋（１＋ｘ）｝／２で求められる。（式９）は、これと計量を意味している。一方、Ｗ，Ｔ，Ｌ，Ｒ間のユークリッド距離に関しては、Ｌ，Ｒに時刻ずれがあることから、線分ＴＲと線分ＴＬは幾何的な直線上には乗らない。両者のなす角度θは２つのベクトルの内積を用いて求められ、図のように両者がエッジシフト（ハミング距離１）のエラーである場合、ｃｏｓθは以下となる。

ここで、ｖｅｃｔｏｒ(Ｔ，Ｌ）、ｖｅｃｔｏｒ(Ｔ，Ｒ）はそれぞれ、Ｌ，Ｒの位置ベクトル、”・”演算子は内積を表している。Ｔが最も確からしい目標信号であり、ＬとＴがそれぞれ２番目に確からしい（最もエラー確率の高い）目標信号であるならば、ＰＲＭＬ方式におけるエラー率の観点から、拡張エッジシフトＤをゼロにするように記録条件を調整することがリーズナブルであると言える。２つの目標信号が幾何的な直線上には乗らないことは、ＰＲＭＬ方式におにおけるエッジシフト測定の特徴であるとも言える。２Ｔの繰り返し数が２（ハミング距離１，２，３）について、Ｌ，Ｒとｃｏｓθの関係を図１１にまとめる。図において、Ｌのハミング距離が１でＲのハミング距離が３の場合、cosθ＞０となって、幾何的にはＬとＲのなす角が９０度未満となるが、ＬとＲとして最もエラー確率の高い目標信号を選択するならば、拡張エッジシフトＤの平均値Δまたは、Ｌ、Ｒ分布の平均値の差分Δ_２によって注目するエッジのシフトを測定できる。

図１２はｄＥＤＬとｄＥＤＲの関係を示すシミュレーション結果である。シミュレーション条件は前述の通りで、３３ＧＢ／面に相当する記録密度で所定の長さの記録マークが理想的に記録された場合についての結果である。ここではＳＮＲを２０ｄＢとした。図では記録マークの前エッジについて（ａ）Ｔｓｆｐ（２ｓ、２ｍ），（ｂ）Ｔｓｆｐ（２ｓ、３ｍ），（ｃ）Ｔｓｆｐ（３ｓ、２ｍ），および（ｄ）Ｔｓｆｐ（３ｓ、３ｍ）の４つの場合について各１０００エッジの結果を示している。ここでは、ＬとＲの目標信号として、ハミング距離がそれぞれ（ａ）（２、２）、（ｂ）（２，１）と（３，１）、（ｃ）（１，２）と（１，３）、および（ｄ）（１，１）となるものを用いた。図中の破線はｄＥＤＬ＋ｄＥＤＲ＝２、すなわち図１０に示した物理的な記録マークに関する計測値の保存関係と等価な関係を示している。図に見られるように、各プロット点は概ね破線に沿った相関関係を示しており、ノイズの影響による再生信号の変動が、概ね左シフトと右シフトに関して対称であることが判る。詳しく見ると図１０（ｂ）、（ｃ）に見られるように、左右の目標信号のハミング距離が等しくない場合は、破線とは少し異なる傾きをもった分布であることが判る。これは、ＰＲＭＬ方式によるエラー発生の確率が左右のシフトで異なることに対応したものであって、物理的な記録マークに関する計測と、ＰＲＭＬ方式のエラーマージンに沿った計測の差異である。特許文献２で開示されたＶ−ＳＥＡＴによるエッジシフトの評価は、目標信号としてハミング距離１のものだけを利用しているので、図１０（ｂ）、（ｃ）の場合にも破線に沿った関係の計測のみしか実施できない。従って、本発明は従来技術に比べて、左右のエッジシフトに応じたエラー率の相違をより精度良く検出することが可能となる。これが、本発明による第１の効果である。

図１３はｄＥＤＬとｄＥＤＲの平均値と拡張エッジシフトＤの関係を示すシミュレーション結果である。シミュレーション条件は図１２と同一である。ここでも、（ａ）Ｔｓｆｐ（２ｓ、２ｍ），（ｂ）Ｔｓｆｐ（２ｓ、３ｍ），（ｃ）Ｔｓｆｐ（３ｓ、２ｍ），および（ｄ）Ｔｓｆｐ（３ｓ、３ｍ）の４つの場合について各１０００エッジの結果を示している。図中、ｄＥＤＬとｄＥＤＲの平均値の分布が（１）エッジパターンごとに広がりが大きく異なる点、および（２）理想ユークリッド距離差＝１よりも小さい側にシフトしている点は図５の結果を反映したものである。これとは対照的に、拡張エッジシフトＤの分布はエッジパターンに依らず、（１）分布の広がりがほぼ均一であり、かつ（２）分布の中心がほぼゼロにある。図中では、これらの違いを摸式的な分布形状で表している。拡張エッジシフトＤの導入によって得られるこの２つの効果は、それぞれ（１）等価エッジシフトによって再生信号のシフトをベクトルＴＲまたはベクトルＴＬとの内積値として算出して線形化している点、および（２）左右の等価エッジシフトを符号を付加して平均化している点、による効果である。

以上、本発明による効果をまとめたものを図１４に示す。同図は図７に示したＥｃ’（特許文献５の方法）とＳＮＲの関係に、（式Ｄ５）に定義した拡張エッジシフトの平均値Δを加えたものである。光ディスク装置は可搬媒体を扱う装置であるため、不特定多数の媒体に対して同様な記録条件で記録を行える必要がある。しかしながら、実際に記録される情報のＳＮＲは、光ディスク装置の動作環境や機械のコンディションによって変動する。従来の方法の場合、図１４に見られるように、Ｅｃ’値がＳＮＲの変化に応じて大きく変化しており、これは、理想的な記録信号と、実際に記録媒体に記録される記録信号との差（図１４では、エッジシフト量を指標として評価している）が、光ディスク装置の動作コンディション（ＳＮＲ）に応じて変動することを意味する。一方、本発明のΔ値はＳＮＲの変化に依存せずにほぼゼロで一定であり、これは、光ディスクの動作コンディションが変動しても、同じ条件で記録ができていることを意味する。前述のように、本シミュレーションでは、所定の長さの記録マークが理想的に記録された場合の信号にランダム雑音を加えたものであり、この条件に対して、エッジシフトの評価値Δがほぼゼロであるという計測結果は、記録したデータの再生互換性の観点からも非常に優れたものである。この点が，本発明による第２の効果である。
（課題２）調整結果に基づいて記録したデータの品質について
本発明による記録条件の調整の結果、ＳｂＥＲが十分に小さい必要がある。これを実現するためには、記録パルスの調整によってｄＥＤＬとｄＥＤＲが最小になり，かつＴ、Ｌ、Ｒの評価ビット列とＳｂＥＲの評価ビット列が実質的に等価である必要がある。

最初に前者に対して説明する。目標信号Ｔ，Ｌ，Ｒはハミング距離の差異と時刻ずれによって，幾何的な直線上に乗らないことは前述のとおりである。これによって，等価エッジシフトの絶対値は左右のシフトに対して異なる。この点は本発明によるエッジシフト計測の特徴である。さて，Ｎ個のエッジを評価したとき，n番目のエッジのｄＥＤＬとｄＥＤＲの値をｄＥＤＬ_ｎとｄＥＤＲ_ｎとして，それらの平均を１と近時したとき，標準偏差σ_Ｌ，σ_Ｒは次式で表される。

ビットエラー率はこれらの合成標準偏差σ_ＬRによって評価される。従って，

となり，右辺が（式Ｄ６）に示したＬ−ＳＥＡＴジッタの２倍の値となる。ここに表れる係数２は本質的なものではなく，ｄＥＤＬおよびｄＥＤＲの分布においてエラーマージンが１（理想ユークリッド距離＝１）であるのに対して，Ｌ−ＳＥＡＴでは従来のタイム・インターバル・アナライザによるジッタ測定と同様に，エラーマージンが±１／２Ｔであることによって生じた係数である。両者をガウス分布としたときの誤差関数によるエラー率の値は等しくなる。Ｌ−ＳＥＡＴジッタは，図５に示したユークリッド距離差の分布をそれぞれ，平均値が１となるようにして重ね合わせた場合の合成標準偏差を表していることが判る。従って，Ｌ−ＳＥＡＴジッタはＳｂＥＲやビットエラー率に対して良好な相関をもつ評価指標であると言える。さらに詳しく言うと，（式Ｄ４）に見られるように，ＳＮＲファクタは定義によって，ＳＮＲや記録密度によってユークリッド距離差の分布が理想値１からずれた量と同じ値を平均値としてもつ。従って，（式Ｄ６）に定義したＬ−ＳＥＡＴジッタにおけるＳＮＲファクタの寄与は，ユークリッド距離差の分布の平均値のずれを加味したものとなっている。以上のように，本発明のＬ−ＳＥＡＴでは，注目するエッジのシフトに対応する成分（拡張エッジシフト）とＳＮＲに依存する成分（ＳＮＲファクタ）を分離して評価を行うことができる。これによって，個別のドライブ装置のＳＮＲに依存しない再生互換性能に優れたシフト調整と，ＳｂＥＲやビットエラー率の最小条件の保証という２つの機能を同時に提供することができるのである。すなわち、本発明のＬ−ＳＥＡＴは、特許文献２で開示されたＶ−ＳＥＡＴを含む従来の記録調整用の信号評価指標に比較して、ジッタやＳｂＥＲなど、従来の再生信号品質の評価指標との相関性を有しており、信号評価指標として優れたものである。よって、本発明により、従来にない優れた信号評価指標が提供され、これが本発明によって得られる第３の効果である。この点に関する実験的な検証については，実験結果を交えて後述する。

次に，ＳｂＥＲ等の再生信号の品質の評価を行うために用いる評価ビット列との親和性について説明する。特許文献１、３、４等に記載される再生信号の評価技術は，それぞれ構成が異なるが，共通技術として，ＰＲＭＬデコーダから出力される２値化ビット列の中から最も確からしい第１の評価ビット列を検索・抽出する工程が含まれている。評価ビット列の長さＭはＰＲＭＬ方式の拘束長Ｎと，評価ビット列に含まれる２Ｔパターンの連続数Ｎ_２Ｔを用いて，Ｍ＝２Ｎ−１＋２Ｎ_２Ｔと一般化することが可能である。ここでＮ_２Ｔは０，１，２，．．．となる整数である。Ｎ_２Ｔ＝０，１，２は，前述の表記に従えば，それぞれエッジシフト，２Ｔシフト，２Ｔ玉突きシフトに対応するものである。また，Ｎ_２Ｔが０，１，２，３，４，５および６のとき，ハミング距離はそれぞれ１，２，３，４，５，６および７であって，パターンＡとパターンＢの評価ビット列の間のハミング距離は（Ｎ_２Ｔ＋１）となる。評価ビット列は２^Ｍとおりのビット列の中から，最も確からしい第１の評価ビット列と第１の評価ビット列の目標信号からののユークリッド距離が最小となる目標信号に対応する第２の評価ビット列との関係を抽出する機械的な操作によって，容易に列挙することができる。
図１５は，拘束長５のＰＲ（１，２，２，２，１）方式に対応した評価ビット列の例であり，同様なものは特許文献４に記載されている。図に見られるように，拘束長５のＰＲＭＬ方式を用い，ＰＲＭＬデコーダ２値化ビット列の中から評価ビット列を検索・抽出して再生信号の品質評価を実施する場合，ハミング距離ごとに１８組で合計５４組，すなわち１０８個の評価ビット列が列挙される。再生信号の評価を行う場合、これらの評価ビット列の検索・抽出処理を並行して実施する必要がある。

図１６は図１５に示した拘束長５のＰＲ（１，２，２，２，１）に対応した評価ビット列から共通項を抽出し整理したものである。図に見られるように，ハミング距離１，２，３に応じた１０８個の評価ビット列は，それぞれビット長５，７，９の主ビット列と，その両端に付加された２ビットの副ビット列ＸＸ，ＹＹによって表現することができる。ここで，主ビット列は ハミング距離１の場合，「０００１１」，「００１１１」，「１１１００」,および「１１０００」の４個，ハミング距離２の場合，「０００１１００」，「００１１０００」，「１１１００１１」，および「１１００１１１」の４個，ハミング距離３の場合，「０００１１００１１」，「００１１００１１１」，「１１１００１１００」，および「１１００１１０００」の４個であり，副ビット列ＡＡは「００」，「１０」，もしくは「１１」であり，副ビット列ＢＢは「００」，「０１」，もしくは「１１」である。ここに定義した主ビット列の区間が目標信号と再生信号のユークリッド距離の算出区間となる。副ビット列は主ビット列の端部での目標信号レベルを算出するためだけに必要なものであって、複数の目標信号の間のユークリッド距離には係わらないものである。その意味で、副ビット列は目標信号の端部のレベルを定めるための境界条件を定めるものと考えることができる。

主ビット列はＰＲＭＬ方式の拘束長に依存せずに定まるものである。この理由を説明する。最短ラン長ｍが２Ｔの場合，エッジシフトによって１ビットが変化することを表現するためにビット列の最短長は最短ラン長を２倍して１を加えた値，すなわち２ｍ＋１＝５ビットである。これが主ビット列の実体である。同様にして，評価ビット列に含まれる連続する２Ｔの数Ｎ_２Ｔを用いて一般化すると，主ビット列の長さは（２ｍ＋１＋２Ｎ_２Ｔ）となる。このように，主ビット列とは，評価ビット列に含まれる連続する２Ｔの数に応じて定まる，最短のビット列という意味をもつ。一方，前述のように，再生信号とのユークリッド距離の算出に必要なビット列の長は，ＰＲＭＬ方式の拘束長Ｎを用いて，（２Ｎ-１＋２Ｎ_２Ｔ）である。両者のビット列の長の差は（２Ｎ-１＋２Ｎ_２Ｔ）−（２ｍ＋１＋２Ｎ_２Ｔ）＝２（Ｎｍ−１）となって，これが必ず偶数であることが判る。最短ラン長ｍ＝２の場合，この値は２（Ｎ−３）である。

以上のように，ＰＲＭＬ方式の拘束長Ｎに依存しない主ビット列と，主ビット列の両端に付加された長さ（Ｎ−３）の副ビット列を用いれば，評価ビット列を整理して表現することが可能である。

このように，評価ビット列を整理して記述するとことで、再生信号品質の評価指標と本発明の関係の簡素化が可能になると共に、本発明においても回路規模の削減を図ることができるようになる。

図１６では特許文献４の記載内容に従って、評価ビット列をＡ、Ｂの組として記述した。再生信号を２値化して得られたビット列の中から第1の評価ビット列（目標信号Ｔに相当する評価ビット列）を検索し、これから２番目に確からしい第２の評価ビット列（目標信号ＬまたはＲに相当する評価ビット列）を生成して用いる方が、回路規模の削減の点で有利である。第１と第２の評価ビット列のハミング距離は予め定められるので、ハミング距離と同じ数の”１”をもつビット列を生成ビット列として、排他的論理和（ＸＯＲ）演算によって、第1の評価ビット列（Ｔ）からに施すことによって、第２の評価ビット列を生成できる。図１７はハミング距離が１から７までに対応した主ビット列をまとめたものである。図中，主ビット列（Main bit array）の欄には，上に示した主ビット列を列挙してある。ここでは、主ビット列にハミング距離と１から４までの数の組み合わせの主ビット列番号を定めて整理した。図に示すように、第２の主ビット列を生成するための操作は、ハミング距離ごとに定まった生成ビット列をＸＯＲ演算して求めることができる。第２の主ビット列の主ビット列番号についても表記してある。

以上のように，主ビット列に関して考察すればＳｂＥＲを評価ビット列と本発明の方法による評価ビット列との親和性を説明することができる。

まず，連続する２Ｔの数が２以下の場合について，本発明によるエッジ評価の主ビット列を列挙したテーブルを図１８に示す。Ｌ−ＳＥＡＴでＬ，Ｒ目標を同時に生成する場合、主ビット列の長さは前述のものよりも１Ｔづつ長くなっており，ハミング距離１，２，３に対してそれぞれ６，７，８である。ここでは，図１７と同様に，再生信号を２値化して得られるビット列に含まれる主ビット列と，これにＸＯＲ演算をしてそれぞれＬ，Ｒ用の主ビットを生成するための生成ビット列を列挙した。主ビット列の総数は１２であり，各主ビット列の中で下線で示したビットが注目するエッジを表している。ここで採用した主ビット列とＬ，Ｒに関する選択ルールは，注目するエッジを左右に１ビットシフトされるとともに，ラン長制限を満たし，かつハミング距離が最小（ビット反転数が最小）となるような目標をＬ，Ｒとして選択するというものである。また，記録マークを“１”，スペースを“０”として記述した。記録マークからの反射光量がスペースに比較して小さい，所謂Ｈｉｇｈ Ｔｏ Lｏｗ型の媒体の場合，ＰＲクラスを（１，２，２，２，１）とするならば，記録マークを“０”，スペースを“１”とするように，主ビット列の“１”と“０”を反転すればよい。あるいは，ＰＲクラスを（−１，−２，−２，−２，−１）として，インパルス応答の向きを反転すれば，図１８をそのまま用いることができる。以下，本発明の説明では，特に指定しない限り記録マークを“１”，スペースを“０”として扱う。

以下，Ｎ_２Ｔの最大値が２の場合について，図１７に示したＳｂＥＲ算出の主ビット列と図１８に示したＬ−ＳＥＡＴの評価主ビット列の関係について説明する。図１９はＮ_２Ｔ＝０，すなわちハミング距離が１の場合の両者の比較である。これは３Ｔ以上のマークの前エッジに関する評価である。ＳｂＥＲについては，評価する時刻ｔを，Ｌ−ＳＥＡＴについては，エッジの種別を付記してある。図に見られるように，主ビット列に含まれるエッジは１つである。ＳｂＥＲとＬ−ＳＥＡＴ共にエッジ当たり２つのハミング距離に対する評価を行っており，主ビット列は同一である。すなわち副ビット列を含む両者の評価ビット列は一致している。図では前エッジについてのみ示しているが，“１”と“０”を反転すれば後エッジとして扱うことができ，その場合にも評価ビット列の一致は自明である。

図２０はＮ_２Ｔ＝１，すなわちハミング距離が２の場合の両者の比較である。主ビット列に含まれるエッジは２つである。ＳｂＥＲとＬ−ＳＥＡＴ共にエッジ当たり２つのハミング距離に対する評価を行っており，主ビット列は同一である。時刻に対する評価の遷移を見ると，図中に破線矢印で示すように，ＳｂＥＲの場合Ｌ，Ｌ，Ｒ，Ｒの順に評価を行い，Ｌ−ＳＥＡＴはＬ，Ｒ，Ｌ，Ｒの順に評価を行うことが判る。主ビット列に含まれる“１”と“０”を反転したパターンについても同様に，評価ビット列は一致する。

図２１はＮ_２Ｔ＝２，すなわちハミング距離が３の場合の両者の比較である。主ビット列に含まれるエッジは３つである。上の例と同様に，ＳｂＥＲとＬ−ＳＥＡＴ共にエッジ当たり２つのハミング距離に対する評価を行っており，主ビット列は同一である。時刻に対する評価の遷移を見ると，図中に破線矢印で示すように，ＳｂＥＲの場合Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｒ，Ｒ，Ｒの順に評価を行い，Ｌ−ＳＥＡＴはＬ，Ｒ，Ｌ，Ｒ，Ｌ，Ｒの順に評価を行う。主ビット列に含まれる“１”と“０”を反転したパターンについても同様に，評価ビット列は一致する。

以上の検討から，Ｎ_２Ｔが２以下の場合，ＳｂＥＲ算出のための評価ビット列と，図１８に示した評価主ビット列が一致することが判った。同様にして，Ｎ_２Ｔが３以上の場合についても，Ｌ−ＳＥＡＴ算出用の主ビット列として，ＳｂＥＲと最大値が同一になるようなハミング距離までの主ビット列に対して，ラン長制限を満たし，かつハミング距離を最小とする主ビット列をＬ，Ｒの主ビット列として選択することによって，同様に評価主ビット列が一致するようにできる。Ｎ_２Ｔが３の場合の具体例については後述する。Ｌ−ＳＥＡＴの基本概念は、図５に示したようにユークリッド距離差の分布の平均値が理想ハミング距離の差と異なる場合に、対称性に着目して評価するエッジを左右にシフトさせた目標信号を用いて、それらの分布の平均値の差分からエッジシフトを評価するものである。この概念に従って、各時刻において拡張エッジシフトを評価する方法（（式Ｄ１）から（式Ｄ６））、もしくは独立に算出したユークリッド距離差の分布の平均値を評価する方法（（式７）から（式１３））によって、エッジシフトを評価するものである。また、評価主ビット列は図１８に示したものに限らず、Ｎ_２Ｔが３の場合を含めた種々のバリエーションを用いることができる。

以上のように，図１８に示した評価主ビット列に対して、等価エッジシフトに基づく評価を実施することによって，評価主ビット列の親和性の観点からもＳｂＥＲやそれに概念の共通する指標との相関性を向上した評価指標としてＬ−ＳＥＡＴを提供することができる。この点は本発明における第４の改善点である。
（課題３）短時間での記録調整の実現に関して
記録パルスの条件，もしくは適応型記録パルスの各パラメータに対応して、それぞれ独立に評価可能な評価指標と調整方法を提供する必要がある。一般の光ディスク装置としては，単一の規格だけに対応するだけでなく，ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ，あるいはＢＤを基本とした高密度の光ディスクについても，同様に対応する必要がる。これらの規格に応じて，適応型記録パルスはそれぞれ異なるものである。また，記録調整のための評価指標としても，タイム・インターバル・アナライザーで測定する時間軸方向のエッジシフトおよびジッター，Ｖ−ＳＥＡＴ，本発明のＬ−ＳＥＡＴ等，それぞれに適したものを使うことが望まれる。これを実現するためには，先ず，記録調整用のパラメータ・テーブルとして選択すればよい。その上で，再生信号の各エッジごとにそのエッジシフトやＳＮＲファクタのような評価値を算出する回路を前段に配置することによって，包括的な対応が可能になる。こうした，記録条件の調整用の回路のブロック構成の例を図２２に示す。図において，光ディスク媒体から再生され，図示しないアナログフィルター処理を施された再生信号５１はＡ／Ｄ変換器２１によって６から８ビットのデジタル・データに変換され，自動等化器２２によって等化された後ＰＲＭＬデコーダ２３によって２値化され，２値化ビット列５２が出力される。記録条件調整用の信号品質の評価回路３０はエッジ品質評価回路４０，４１，４２，とセレクタ６０，及び記録パルス品質評価テーブル３５，およびタイミング調整器３６から構成される。エッジ品質評価回路４０はエッジごとにＣＤ／ＤＶＤ用の時間軸方向のエッジシフトの評価を行い，エッジ品質評価回路４１はＢＤ用にＶ−ＳＥＡＴの評価を行い，エッジ品質評価回路４２は高密度ＢＤ用にＬ−ＳＥＡＴの評価を行う。各エッジ品質評価回路ではエッジごとにエッジシフト量，あるいは拡張エッジシフトやＳＮＲファクタの算出を行う。セレクタ６０では記録再生を行うディスクの種別に対応して，エッジ品質評価回路の出力を選択する。記録パルス品質評価テーブル３５では，２値化ビット列５２と，エッジ品質評価回路から出力されたエッジの評価指標を同期して，適応型記録パルスに応じたパターンの仕分けを行い，４ｘ４テーブル等に分離して，各テーブル要素ごとに平均値や標準偏差の算出を行う。ＣＰＵ１４０ではこの結果を参照しながら，適応型記録パルスの各パラメータの調整処理を実施する。以上の構成によって，複数の光ディスク媒体に対応した適応型記録パルスのパラメータ調整が可能になる。こうした構成によって，複数の適応型記録パルスのパラメータを並列して調整することが可能となり，単一の再生信号品質の評価指標を用いた方法に比較して，短時間の内に，かつ限られた試し書き領域を用いて記録パルスの条件調整が実施できる。

以上のように，ＢＤシステムに基づいて容量が３０ＧＢ／面以上となるような高密度記録条件に対応する記録条件の調整に関して、前述の従来の技術の課題を解決し，（１）調整結果に基づいて記録したデータの再生互換性に優れ，（２）調整結果に基づいて記録したデータの品質がＳｂＥＲ等の再生信号の評価指標で測定して十分に良好な結果を保証し，かつ（３）適応型記録パルスの条件調整を短時間で実施可能な記録条件の調整のための評価指標と調整方法，およびこれを用いた光ディスク装置の提供ができるようになった。本発明の骨子は、ＢＤのように最短ラン長が２Ｔの符号を用いた光ディスクにおいて、３種以上のハミング距離（Ｎ２Ｔ＝０，１，２に対応）に対する目標信号を用いて、再生信号を評価する方法において、着目するエッジの品質の評価を各時刻において拡張エッジシフトを評価する方法、もしくは独立に算出したユークリッド距離差の分布の平均値を評価する方法によって評価し、これに基づいて記録条件を調整する方法とこの方法を実装した光ディスク装置である。

以上のように，本発明のＬ−ＳＥＡＴを評価指標とする記録条件の調整方法によって，ＢＤにおいて３０ＧＢ相当以上の高密度記録を実現する光ディスク装置を提供することができるようになった。

本発明の光ディスク装置を実現するための再生信号評価回路の構成を示すブロック図。 試作した３層構成の追記型光ディスク試料を用いて測定した記録パワーとビットエラー数の関係をまとめた実験結果。 ＳＮＲとＳｂＥＲの関係をまとめたシミュレーション結果。 ビットエラー率とＳｂＥＲの関係を表す実験結果。 ＳＡＭ分布の例。 シミュレーションで求めたＥｃ’を求めるための分布。 ＳＮＲとＥｃ’の関係。 再生パワーと分布中心ずれの関係。 等価エッジシフトを表す摸式図。 等価エッジシフトを表す摸式図。 ハミング距離とｃｏｓθの関係。 ｄＥＤＬとｄＥＤＲの関係。 ｄＥＤＬとｄＥＤＲの平均値と拡張エッジシフトＤの関係。 SNRとEc’および拡張エッジシフトＤの平均値の関係。 ＰＲ（１，２，２，２，１）対応評価ビット列テーブル。 特徴抽出したPR(1,2,2,2,1)対応評価ビット列テーブル。 主ビット列と第2の主ビット列生成操作テーブル。 評価主ビット列（Ｎ２Ｔ_max=２)。 評価主ビット列の比較。 評価主ビット列の比較。 評価主ビット列の比較。 評価回路のブロック図。 評価主ビット列（Ｎ２Ｔ_max=３)。 評価主ビット列（Ｎ２Ｔ_max=２)の別の実施例。 評価主ビット列（Ｎ２Ｔ_max=３)の別の実施例。 評価主ビット列と記録パルステーブルの対応を示す図。 評価主ビット列と記録パルステーブルの対応を示す図。 Ｌ−ＳＥＡＴによるエッジシフト評価を示す図。 Ｌ−ＳＥＡＴによるエッジシフト評価を示す別の図。 Ｌ−ＳＥＡＴ分布とＳＡＭ分布。 再生パワーとＬ−ＳＥＡＴ評価指標の関係。 対称型自動等化器の構成を示すブロック図。 Ｌ−ＳＥＡＴによる記録調整の実験結果。 Ｌ−ＳＥＡＴによる記録調整の実験結果。 Ｌ−ＳＥＡＴによる記録調整の実験結果。 Ｌ−ＳＥＡＴによる記録調整の実験結果。 記録調整後のパワーマージンを示す図。 ビットエラー率とジッタの関係を示す図。 記録パルスの調整方法を示す摸式図。 本発明の記録調整方法のフローチャート。 本発明の評価方法を用いたフォーカス調整方法を示す図。 拡張型記録パルスとＬ−ＳＥＡＴによる調整の効果を示す図。 光ディスク装置の構成を示す模式図。

以下、図面を参照して本発明による記録条件の調整方法および光ディスク装置について実施形態を説明する。

図２３は本発明によるエッジ評価主ビット列を列挙したテーブルの別の実施例である。ここではＮ_２Ｔが３の場合を示した。主ビット列の総数は２０であり，各主ビット列の中で下線で示したビットが注目するエッジを表している。主ビット列Ｎｏ．１−１２は図１８に示したものと共通であり、主ビット列Ｎｏ．１３−２０が２Ｔの連続数が３の場合に対応したものである。前述のように、図１５および図１６に示したＳｂＥＲでは、２番目に確からしい評価ビット列は１つであるため、２値化されたビット列が"0000011001100"のように連続する２Ｔが３つの場合についても、ハミング距離が３である"0000110011000"を２番目に確からしい評価ビット列として再生信号の品質を評価する。一方、図１５に示した評価主ビット列ではこれを評価しない。記録密度とディスク媒体の条件によって、こうしたビット列を独立して評価する必要がある場合、すなわち２Ｔの連続数が２の場合と３の場合とて、記録する２Ｔマークのエッジシフトの差異が無視できない場合には、回路規模は増大するが図２３の評価主ビット列を用いることが必要となる。また、図２３の評価主ビット列を用いることによって、主ビット列Ｎｏ.１５と１７に見られるように、Ｔｓｆｐ（２ｓ，２ｍ）に先行するマークが３Ｔ以上の場合（Ｎｏ.１５）と２Ｔの場合（Ｎｏ.１７）を分離して評価することができるようになる。記録パルスとして、記録するマークに先行するスペースだけでなく、さらに先行するマークの長に応じた適応型記録パルスを用いる場合にも、図２３の評価主ビット列によって、記録パルスのテーブルに１対１に対応した記録調整のための情報を得ることができる。評価主ビット列に含まれる２Ｔの連続数（Ｎ_２Ｔ）については、こうした状況を判断して適切なものを用いればよい。ＳｂＥＲの算出の評価ビット列との関係は、前述のＮ_２Ｔ＝２の場合と同様に１：１対応の関係にある。Ｎ_２Ｔが４以上の場合については、冗長なため説明しないが図１８と図２３の関係から、光ディスク技術に係る一般の技術者であれば容易に拡張することができるはずである。

図２４は本発明によるエッジ評価主ビット列を列挙したテーブルの別の実施例である。ここではＮ_２Ｔが２の場合について、Ｌ，Ｒのハミング距離を等しくした場合を示す。主ビット列の総数は１２であり，各主ビット列の中で下線で示したビットが注目するエッジを表している。図１８との差異は、Ｌ，Ｒ用の主ビットを生成するための生成ビット列とハミング距離である。図１８の評価主ビット列と用いると、ＳｂＥＲの評価ビット列との１：１の対応関係は得られないが、ＳＮＲに対する分布のずれを原理的に相殺することができるため、図１４に示したＳＮＲ依存性よりも、良好なＳＮＲの依存性（原理的に一定）を得ることができる。ドライブ装置や媒体の環境変化によるＳＮＲの変化に対する配慮を第１優先にする場合には、こうした評価主ビット列を用いればよい。

図２５は本発明によるエッジ評価主ビット列を列挙したテーブルの別の実施例である。ここではＮ_２Ｔが３の場合について、Ｌ，Ｒのハミング距離を等しくした場合を示す。図２３に対するテーブルの特徴と評価性能は 図２４の説明と同様であり、良好なＳＮＲの依存性（原理的に一定）を得ることができる。

図２６と図２７は評価主ビット列と記録パルステーブルの対応関係を示す実施例である。
主ビット列番号とを列挙したテーブルの別の実施例である。図２６は図１８に示した評価主ビット列と、前後エッジ４ｘ４テーブル型の記録パルスに１：１対応した評価テーブルである。図に見られるように例えば、Ｔｓｆｐ（２ｓ，２ｍ）の評価結果には主ビット列Ｎｏ．９の結果を用いればよい。このテーブルを参照して、ドライブ装置の記録調整用の回路を構成すれば、４ｘ４テーブル型の記録パルスの各パラメータの調整にＬ−ＳＥＡＴを用いることができる。図２７はこの場合の、Ｌ，Ｒのハミング距離をまとめたものである。このように、Ｌ−ＳＥＡＴによるエッジの評価結果は、記録パルスのパラメータテーブルに一致するように容易に展開可能である。これは、図２３から図２５に示した評価主ビット列についても同様に、記録パルスのパラメータテーブルに対応する評価を行うことができる。

図２８と図２９記録パルスのパラメータテーブルに対応したＬ−ＳＥＡＴによるエッジ評価の一例を示すシミュレーション結果である。シミュレーション条件は前述と同じで、記録密度はＢＤにおける３３ＧＢ／面相当、ＰＲクラスは（１，２，２，２，１）である。ここでは、Ｔｓｆｐ（２ｓ，２ｍ）を＋０．２Ｔシフト（右側へ０．２Ｔ移動）した場合のシミュレーション結果を示している。図２８は、各時刻において拡張エッジシフトを評価する方法（（式Ｄ１）から（式Ｄ６））を用いた場合である。図２８（ｂ）に見られるように、Ｔｓｆｐ（２ｓ，２ｍ）のエッジシフトを検出し、対応する分布が右側にシフトしていることが判る。記録パルスの各パラメータに対して、各々エッジシフトがゼロに近づくように調整することによって、良好な記録条件を得ることができる。図２９は、独立に算出したユークリッド距離差の分布の平均値を評価する方法（（式７）から（式１３））を用いた場合である。ここでは、Ｌ，Ｒシフトとして、ハミング距離が共に２のものについてのシミュレーション結果を示している。図２９（ａ）に見られるように、エッジシフトがゼロの場合、Ｌ，Ｒの分布の平均値は理想ユークリッド距離差（＝１）とは異なるが、両者は誤差範囲で同じ平均値を持つ。一方、図２９（ｂ）に見られるように、エッジシフトがゼロでない場合には、Ｌ，Ｒの分布の平均値は逆方向に分離する。したがって、Ｌ，Ｒシフトの分布の平均値が一致するように記録パルスのパラメータを調整することによって、良好な記録条件を得ることができる。このように、Ｌ，Ｒの評価主ビット列のハミング距離が等しくなるようにすれば、対称性を利用してＳＮＲに依存しないで記録条件の調整が実施できる。前述のように、Ｌ，Ｒの評価主ビット列として、ハミング距離が異なるものを用いることもできる。

図３０はシミュレーションによって求めたＬ−ＳＥＡＴ分布とＳＡＭ分布を比較したものである。シミュレーション条件は前述と同じで、記録密度はＢＤにおける３３ＧＢ／面相当、ＰＲクラスは（１，２，２，２，１）である。各ＳＡＭ分布の平均値がＳＮＲの低下に依存して、ゼロに近づくようにずれて行くのに対して、Ｌ−ＳＥＡＴの分布の平均値はゼロで、ＳＮＲに依存せずに一定であることが確かめられる。評価主ビット列として、Ｎ_２Ｔが３以上の場合はこれの拡張形態であるので、同様な結果が得られる。

図３１はＬ−ＳＥＡＴのＳＮＲ依存性を実験的に確かめた結果である。これは、前述の試作３層ディスクのＬ０において、再生パワーを変化させながら再生実験を実施して得た結果であり、従来技術による図８の結果に対応したものである。図の横軸は再生パワー１．２ｍＷを１００％として表している。再生信号振幅は再生パワーに比例するが光検出器のノイズ（アンプノイズ）は一定であるため、本実験は、再生パワーを変化させることによって再生信号のＳＮＲを変化させた結果である。Ｌ−ＳＥＡＴ指標は、図２２に示した構成によって、記録マークの前後エッジに対してそれぞれ４ｘ４のテーブルに仕分けして、シフトとジッタを評価した。図３１（ａ）はＬ−ＳＥＡＴジッタの測定値であり、再生パワーの低下に依存してジッターが大きくなっているのはＳＮＲの変化を反映したものである。一方、図３１（ｂ）はＴｓｆｐ（２ｓ、２ｍ）についてのエッジシフトの評価結果を示すものである。再生パワー（ＳＮＲ)に依存せず、エッジシフトの値が一定であることが判る。これはＬ−ＳＥＡＴによって、ユークリッド距離の差に基づくマージン評価指標をエッジシフトの成分とＳＮＲに依存した成分に分離して評価を可能とする本発明の方法の特長である。これにより、本方法を用いればドライブ装置の個体差および環境条件の差異に基づくＳＮＲ変化に依存せずに、再生互換性の高い記録条件の調整が実施できることが確かめられた。

ここで、記録調整に用いるのに好適な自動等化器について説明する。

図３２は本発明の対称型自動等化器の構成を示すブロック図である。前述のように、Ｌ−ＳＥＡＴを用いればＳＮＲの変化に対して安定した記録パルスの調整を実施することができる。一方、実際のドライブ装置では、（１）ディスク媒体と光ヘッドの相対的な傾き角（タンジェンシャルチルト）角を主因とした光スポットの捜査方向の非対称性、および（２）自動等化器のタップ係数の非対称性に基づく再生信号の時間軸方向の非対称が存在する。これらの時間軸方向の再生信号のひずみは、エッジシフトとして検出されるため、再生互換に優れた記録条件の調整を実施する上での障害となりうる。例えば、記録マークにエッジシフトが残留する場合でも、自動等化器がそれを補償するように内部のタップ係数を非対称に学習してしまえば、測定されるエッジシフトが小さく良好な記録と判断される。一般に、ドライブメーカごと、あるいは機種ごとに再生系の構成は異なるものであるから、このような当該ドライブのみが再生しやすいようなデータを記録することは、媒体可換なストレージ・システムである光ディスクにおいては解決しなければならない課題である。ここに示した対称型自動等化器は解決手段を提供する。図において，図示しない光ディスク媒体から再生された再生信号５１は図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル・データに変換され，自動等化器２２によって等化された後ＰＲＭＬデコーダ２３によって２値化され，２値化ビット列５２が出力される。自動等化器の各タップ係数Ｃ_０、Ｃ_１、Ｃ_２、…は２値化ビット列５２に基づく目標信号と自動等化器２２の出力信号のＲＭＳ誤差が最小になるように、自動的な学習処理が実施される。このアルゴリズムは一般的にＬＭＳ（Least Mean Square）法と呼ばれ、ＬＭＳ回路６２により実施される。本構成において、ＬＭＳ回路によって更新されたタップ係数ａ_０、ａ_１、ａ_２、…は一旦バッファ６４に蓄えられ、ＦＩＲフィルタの実際の動作に用いるワークレジスタ６５には、図示するように、時間軸方向に対称な位置のタップ係数（ａ_０とａ_Ｎ−１の組み合わせ等）の間で平均化された値を設定するようにする。このような構成によって、自動等化器はタップ係数が対称化され、記録マークのエッジシフトを歪めて再生することを防ぐことができるようになる。また、光検出器に含まれるＩ−Ｖ変換アンプやその他のフィルターにも回路的な群遅延が残留する場合がある。必要に応じて、群遅延補償器６１を実装することによって、こうした群遅延を低減することができる。群遅延補償器６１は、所定の値の非対称なタップ係数をもつＦＩＲを用いて実現することができる。さらに、本構成の回路を用いて、良好に記録されたリファレンスディスクを再生し、ＳｂＥＲもしくはＬ−ＳＥＡＴジッタ等が最小となるようにタンジェンシャルチルト量を調整することによって、光スポットの時間軸方向の非対称性を低減することが可能となる。こうした構成によって、自動等化器は再生信号の周波数特性の調整だけについて作用するようにすることができる。Ｌ−ＳＥＡＴに限らず、本構成による対称型自動等化器は、従来の記録調整方法と組み合わせても、再生互換性の高い記録条件を得ることができる。ＬＭＳ回路６２の結果を直接バッファ６４に転送することは、セレクタ等の回路追加により実現できるため、本構成の対称型自動等化器を通常（対称型制限のない）の自動等化器として動作させることも容易である。

以下の結果は、タップ数２１の対称型自動等化器を用いた結果である。

図３３から図３６はＬ−ＳＥＡＴをい用いた記録パルスの条件調整の結果を示す実験データである。ここでは前述の試作３層ディスクのＬ０において、Ｔｓｆｐ（２ｓ、２ｍ）、Ｔｓｆｐ（３ｓ、２ｍ）、Ｔｓｆｐ（２ｓ、３ｍ）、Ｔｓｆｐ（３ｓ、３ｍ）の４つの記録パルスパラメータを変化させながら、Ｌ−ＳＥＡＴジッタ、Ｌ−ＳＥＡＴシフト、ＳｂＥＲを測定した結果である。ＳｂＥＲについては通常の再生と同様に自動等化器のタップ係数の対称型制限をしない状態で測定を行った。記録パルスのエッジの調整単位はＴ／６４とし、記録再生の線速度はデータ転送レートがＢＤの２倍速相当となる条件とした。これらに見られるように、Ｌ−ＳＥＡＴシフトのゼロ点、およびＬ−ＳＥＡＴジッタおよびＳｂＥＲのボトム条件はＴ／６４のパルス幅以下の精度で一致することが判る。一般に、記録パルス幅の調整単位はＴ／１６程度であるので、これらの結果からＬ−ＳＥＡＴシフトおよびＬ−ＳＥＡＴジッタを用いて、非常に良好な記録条件調整を実施することができることが確認できた。こうした調整を全ての記録パルスパラメータについて実施した結果、ＳｂＥＲ値は３ｘ１０^−３から１ｘ１０^−７に改善した。図３７は記録調整後の記録パワーとビットエラー率の測定結果である。約±１０％と良好なパワーマージンを得ることができるようになった。

図３８はビットエラー率とＬ−ＳＥＡＴジッタの関係を示す実験結果である。ここでは記録パワー、デフォーカス、球面収差、ディスク媒体のタンジェンシャルチルトおよびラジアルチルトを変化させながら、Ｌ−ＳＥＡＴジッタおよびＶ−ＳＥＡＴジッタとビットエラー率の関係を測定した。図に見られるように、Ｖ−ＳＥＡＴに比較して、Ｌ−ＳＥＡＴの方がビットエラー率とジッタの相関が改善されていることが確かめられた。この理由は前述のとおりである。

以上の実験とシミュレーションの結果に基づいて、本発明の記録条件の調整方法について図面を用いて説明する。

図３９は記録パルスの適応パラメータの調整方法を示す実施例である。ここでは、記録パルスの適応パラメータが４ｘ４型テーブルの場合について示す。Ｌ−ＳＥＡＴによるエッジシフトとジッタの測定結果は前述のよるに４ｘ４テーブルに仕分けする。このとき、記録パルスの条件を変更して光ディスク媒体に記録行い，当該個所を再生して対応するＬ−ＳＥＡＴのシフト値を評価し，これを最小にするように，記録パルスのパラメータを決定することによって、良好な記録パルスの条件を得ることができる。図３３から図３６の結果に見られるように、Ｌ−ＳＥＡＴのシフトだけでなくジッタの最小条件も含めて調整することによって、種々の変動に対して、より安定した調整結果を得ることができるようになる。この例からも明らかなように，記録パルスパラメータとその評価値が１対１に対応していることから，一度に複数の記録パルスパラメータを変更して記録/再生を行なうことで，同時に複数の記録パルスパラメータを並列に適正化することができる。これによって、ドライブ装置における試し書き時間を大幅に短縮することが可能になる。具体的には，記録パルスパラメータを順に１つづつ決定する方法では，２倍速のドライブ装置で処理時間が３０秒から１分程度かかるのに対して，本方法を用いて並列処理を実施すると，約１秒で試し書きを終了することができるはずである。このした調整方法の場合、記録パルスの条件において固定した条件の部位があると安定した調整が実施できる。一般的には、Ｔｓｆｐ（５ｓ、５ｍ）とＴｅｌｐ（５ｓ、５ｍ）等の長マークの形成条件をこれに当てることが望ましい。

図４０は記録パルスの調整の全体の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１では、必要に応じて再生回路の群遅延をチェックし図３２に示した再生回路の群遅延補正条件を決定する。次に、ステップＳ１０２では自動等化器の動作モードを対称型モードに設定する。ステップＳ１０３では、リファレンスデータ等を再生しながら、ＳｂＥＲやＬ−ＳＥＡＴジッタ等の再生評価指標が最良の状態になるように、デフォーカス量、球面収差補正量、ディスク媒体のチルト量を調整する。前述のように、タンジェンシャルチルトについては、複数のリファレンスデータを再生したり、記録感度が最良になる条件を加えたりして、特に配慮した調整を行う必要がある。ステップＳ１０４では５Ｔ以上のマーク・スペースからなる記録データを用いて、再生信号の対称性、Ｓ／Ｎ比、クロストーク量などを加味しながら、適正な基本パルスとパワー条件を定める。これによって４ｘ４テーブルにおける長マークの記録条件Ｔｓｆｐ（５ｓ、５ｍ）とＴｅｌｐ（５ｓ、５ｍ）を固定する。Ｔｓｆｐ（５ｓ、５ｍ）は前エッジのパルス条件、Ｔｅｌp（５ｓ，５ｍ）は後エッジのパルス条件である。ステップＳ１０５とＳ１０６では、記録パルスの適応パラメータを調整しながら、残留するエッジシフトが所定の値（例えば±０．１％Ｔ）以下になるまで調整を行う。ステップＳ１０７では、得られた記録パルスに対して、ＳｂＥＲやビットエラー率のボトム値やパワーマージンを評価して、記録パルスの性能評価を実施して所定の性能が得られるかを判断し、不十分な場合には、ステップＳ１０４に戻って基本パルスとパワーを変化させて同様な調整を行う。こうした一連の流れによって、所定の性能が得られたならば、調整を終了する。

図４１はフォーカスオフセット量とＳｂＥＲの関係を示す実験結果である。自動等化器は本発明の対称型自動等化器を用いた。こうした関係を利用して，ＳｂＥＲを最小にするようにすれば，適正なフォーカスオフセット値の調整を実現することができる。同じ方法は，ラジアルチルトやタンジェンシャルチルト，球面収差，種々の調整に応用することができる。こうした方法によって、図４０のステップＳ１０３を実施することができる。

次に、高密度記録に適した記録パルスについて説明する。ＢＤ規格に準拠して記録容量が３０ＧＢを超えるような高密度記録を実現する場合、光スポットのサイズ（約５００ｎｍ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）に比較して、２Ｔマークまたはスペースの長さが１００ｎｍ程度と小さくなるため、隣接マーク間の熱干渉の影響が大きくなる。特に、多層ディスクにおいては、熱バッファである金属反射膜の厚さを十分に確保することは、良好な透過率を得るという観点から不可能となるため、影響が顕著になる。こうした場合、記録するマーク長と前後のスペース長だけによって定まる適応型記録パルスを用いても、良好な記録マークの形成が困難となることが考えられる。こうした場合、熱干渉が最も大きなパターンは２Ｔマークと２Ｔスペースが連続するパターンである。前述のように、これは、高密度記録条件において、最もエラー頻度が高いパターンでもある。そこで、２Ｔマークと２Ｔスペースが連続する場合、これを１つの先行パターンとして捉えて、適応型記録パルステーブルを拡張することが有効である。

図４２は拡張した適応型記録パルステーブルとＬ−ＳＥＡＴを用いた調整による効果を示すものである。ここでは、ＢＤの標準的な記録パルスを前提に、先行する２Ｔマーク−２Ｔスペースの場合、これを先行スペースと同様に考えて、適応テーブルを追加したものである。前述のように、評価主ビット列テーブルとして図２３に示したものを用いれば、Ｌ−ＳＥＡＴを用いて記録パルスに対応したエッジシフトの評価が可能である。図に見られるように、ＢＤの標準的なパルスを用いた場合に比較して、Ｔｅｌｐ（２ｓ、２ｍ）における残留シフト量を大幅に改善することができた。このとき、記録パルス幅の調整単位はＴ／３２とした。

以下，本発明の光ディスク装置に関する実施例を説明する。

図１は本発明の光ディスク装置を実現するための再生信号評価回路の構成を示す実施例である。図において，光ディスク媒体から再生され，図示しないアナログフィルター処理を施された再生信号５１はＡ／Ｄ変換器２１によって６〜８ビットのデジタルデータに変換され，自動等化器２２によって等化されたのちＰＲＭＬデコーダ２３によって２値化され，２値化信号５２が出力される。Ｌ−ＳＥＡＴを算出するための再生信号品質の評価回路３０は主ビット判別回路３１，評価ビット列生成回路３２，ユークリッド距離計算回路３３，記録パルス対応パターン仕分け器３４、および評価値集計回路３５によって構成される。主ビット列判別回路３１には，所定の主ビット列のデータが格納されており，２値化信号５２に主ビット列が含まれるかどうかを判定する。２値化信号５２に主ビット列が含まれる場合，評価ビット列生成回路３２は図１８等に説明したＸＯＲ処理を実施して，ＬおよびＲの評価ビット列を生成する。ユークリッド距離計算回路３３では，Ｔ，Ｌ，Ｒの評価ビット列の目標信号と自動等化器２２から出力される等化再生信号５３との間のユ
ークリッド距離を算出する。記録パルス対応パターン仕分け器３４では、ユークリッド距差の値を用い、各時刻において拡張エッジシフトを評価する方法（（式Ｄ１）から（式Ｄ６））、もしくは独立に算出したユークリッド距離差の分布の平均値を評価する方法（（式７）から（式１３））に従い、記録パルスの適応テーブルに沿った形式でそれぞれの値を統計的に処理する。評価値集計回路３５では図３９等に示したテーブルを求める。ＣＰＵ１４０はこれを参照すると共に、図示しない記録パルスの設定回路を制御して記録パルスのパラメータを変更し、図４０に示した方法に従って、記録パルスの各パラメータを調整する。

図４３は，本発明の再生信号の評価方法を搭載した光ディスク装置の構成例を示す模式図である。装置に装着された光ディスク媒体１００は，スピンドルモータ１６０により回転される。再生時には，ＣＰＵ１４０によって指令された光強度になるようにレーザパワー／パルス制御器１２０が光ヘッド１１０内のレーザドライバ１１６を介して半導体レーザ１１２に流す電流を制御し，レーザ光１１４を発生させる。レーザ光１１４は対物レンズ１１１によって集光され，光スポット１０１を光ディスク媒体１００上に形成する。この光スポット１０１からの反射光１１５は対物レンズ１１１を介して，光検出器１１３で検出される。光検出器は複数に分割された光検出素子から構成されている。再生信号処理回路１３０は，光ヘッド１１０で検出された信号を用いて，光ディスク媒体１００上に記録された情報を再生する。本発明は図１に示した回路ブロックとして再生信号処理回路１３０に内蔵される。こうした構成によって，本発明の光ディスク装置は，３０ＧＢ以上のＢＤを実現する装置として，試し書きによって記録パルスの条件を適正化し、良好なシステムマージンと再生互換性を確保することができる。

本発明は，大容量光ディスクの記録条件の調整方法と光ディスク装置に関するものである。

２１ Ａ／Ｄ変換器
２２ 自動等化器
２３ ＰＲＭＬデコーダ
３０ 再生信号の評価回路
３１ 主ビット列判別回路
３２ 評価ビット列生成回路
３３ ユークリッド距離計算回路
３４ 記録パルス対応パターン仕分け器
３５ 評価値集計回路
５１ 再生信号
５２ ２値化信号
５３ 等化再生信号
１００ 光ディスク
１０１ 光スポット
１１０ 光ヘッド
１１１ 対物レンズ
１１２ 半導体レーザ
１１３ 光検出器
１１４ レーザ光
１１５ 反射光
１１６ レーザドライバ
１２０ レーザパワー／パルス制御器
１３０ 再生信号処理器
１４０ ＣＰＵ
１６０ スピンドルモータ

Claims (4)

1. 最短ラン長が２Ｔの符号を用いて情報の記録を行い、適応等化方式とＰＲＭＬ方式を用いて前記情報の再生を行う光ディスクにおける記録条件の調整方法であって、
   前記ＰＲＭＬ方式は、ＰＲ（1,2,2,2,1）ＭＬ方式であり、
   前記光ディスクから得た再生信号波形を前記ＰＲＭＬ方式によって２値化し、第１の２値化ビット列を得る工程と、
   前記第１の２値化ビット列の中から、着目するエッジを左右に１Ｔシフトさせたビット列として第２及び第３の２値化ビット列を生成する工程と、前記第２及び前記第３の２値化ビット列は、前記第１の２値化ビット列に排他的論理和（XOR）マスクビット列を用いて演算することにより生成されるものであって、前記マスクビット列は２種類以上あり、少なくともその１つは「0010100」を含むものであり、
   前記第１から第３の２値化ビット列に対応する第１から第３の目標信号波形を生成する工程と、
   前記再生信号波形をＷ、前記第１の目標信号波形をＴ、前記第２の目標信号波形をＬ、前記第３の目標信号波形をＲとし、Ｗ、Ｔ、Ｒ、Ｌ間のユークリッド距離をＥＤ（ａ，ｂ）（ａ，ｂはＷ・Ｔ・Ｒ・Ｌの何れか）と表し、注目するエッジが左方向にシフトする誤りについての評価値をｘＬ、右方向にシフトする誤りについての評価値をｘＲとし、注目するエッジのエッジシフト量を拡張エッジシフトＤとし、
   ｘＬを
   

   

   、
   ｘＲを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤの統計平均値△を用いて、前記記録条件を調整することを特徴とする記録条件の調整方法。
2. 最短ラン長が２Ｔの符号を用いて情報の記録を行い、適応等化方式とＰＲＭＬ方式を用いて前記情報の再生を行う光ディスクにおける記録条件の調整方法であって、
   前記ＰＲＭＬ方式は、ＰＲ（1,2,2,2,1）ＭＬ方式であり、
   前記光ディスクから得た再生信号波形を前記ＰＲＭＬ方式によって２値化し、第１の２値化ビット列を得る工程と、
   前記第１の２値化ビット列の中から、着目するエッジを左右に１Ｔシフトさせたビット列として第２及び第３の２値化ビット列を生成する工程と、前記第２及び前記第３の２値化ビット列は、前記第１の２値化ビット列に排他的論理和（XOR）マスクビット列を用いて演算することにより生成されるものであって、前記マスクビット列は２種類以上あり、少なくともその１つはハミング距離が２であり、
   前記第１から第３の２値化ビット列に対応する第１から第３の目標信号波形を生成する工程と、
   前記再生信号波形をＷ、前記第１の目標信号波形をＴ、前記第２の目標信号波形をＬ、前記第３の目標信号波形をＲとし、Ｗ、Ｔ、Ｒ、Ｌ間のユークリッド距離をＥＤ（ａ，ｂ）（ａ，ｂはＷ・Ｔ・Ｒ・Ｌの何れか）と表し、注目するエッジが左方向にシフトする誤りについての評価値をｘＬ、右方向にシフトする誤りについての評価値をｘＲとし、注目するエッジのエッジシフト量を拡張エッジシフトＤとし、
   ｘＬを
   

   

   、
   ｘＲを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤの統計平均値△を用いて、前記記録条件を調整することを特徴とする記録条件の調整方法。
3. 最短ラン長が２Ｔの符号を用いて情報の記録を行い、適応等化方式とＰＲＭＬ方式を用いて前記情報の再生を行う光ディスク装置であって、
   前記ＰＲＭＬ方式は、ＰＲ（1,2,2,2,1）ＭＬ方式であり、
   光ディスクから得た再生信号波形を前記ＰＲＭＬ方式によって２値化し、第１の２値化ビット列を得る手段と、
   前記第１の２値化ビット列の中から、着目するエッジを左右に１Ｔシフトさせたビット列として第２及び第３の２値化ビット列を生成する手段と、前記第２及び前記第３の２値化ビット列は、前記第１の２値化ビット列に排他的論理和（XOR）マスクビット列を用いて演算することにより生成されるものであって、前記マスクビット列は２種類以上あり、少なくともその１つは「0010100」を含むものであり、
   前記第１から第３の２値化ビット列に対応する第１から第３の目標信号波形を生成する手段と、
   前記再生信号波形をＷ、前記第１の目標信号波形をＴ、前記第２の目標信号波形をＬ、前記第３の目標信号波形をＲとし、Ｗ、Ｔ、Ｒ、Ｌ間のユークリッド距離をＥＤ（ａ，ｂ）（ａ，ｂはＷ・Ｔ・Ｒ・Ｌの何れか）と表し、注目するエッジが左方向にシフトする誤りについての評価値をｘＬ、右方向にシフトする誤りについての評価値をｘＲとし、注目するエッジのエッジシフト量を拡張エッジシフトＤとし、
   ｘＬを
   

   

   、
   ｘＲを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤの統計平均値△を算出する手段と、
   前記統計平均値△を用いて、前記記録条件を調整する手段を有することを特徴とする光ディスク装置。
4. 最短ラン長が２Ｔの符号を用いて情報の記録を行い、適応等化方式とＰＲＭＬ方式を用いて前記情報の再生を行う光ディスク装置であって、
   前記ＰＲＭＬ方式は、ＰＲ（1,2,2,2,1）ＭＬ方式であり、
   前記光ディスクから得た再生信号波形を前記ＰＲＭＬ方式によって２値化し、第１の２値化ビット列を得る手段と、
   前記第１の２値化ビット列の中から、着目するエッジを左右に１Ｔシフトさせたビット列として第２及び第３の２値化ビット列を生成する手段と、前記第２及び前記第３の２値化ビット列は、前記第１の２値化ビット列に排他的論理和（XOR）マスクビット列を用いて演算することにより生成されるものであって、前記マスクビット列は２種類以上あり、少なくともその１つはハミング距離が２であり、
   前記第１から第３の２値化ビット列に対応する第１から第３の目標信号波形を生成する手段と、
   前記再生信号波形をＷ、前記第１の目標信号波形をＴ、前記第２の目標信号波形をＬ、前記第３の目標信号波形をＲとし、Ｗ、Ｔ、Ｒ、Ｌ間のユークリッド距離をＥＤ（ａ，ｂ）（ａ，ｂはＷ・Ｔ・Ｒ・Ｌの何れか）と表し、注目するエッジが左方向にシフトする誤りについての評価値をｘＬ、右方向にシフトする誤りについての評価値をｘＲとし、注目するエッジのエッジシフト量を拡張エッジシフトＤとし、
   ｘＬを
   

   

   、
   ｘＲを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤを
   

   

   で表し、
   前記拡張エッジシフトＤの統計平均値△を算出する手段と、
   前記統計平均値△を用いて、前記記録条件を調整する手段を有することを特徴とする光ディスク装置。

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