JP2007207357A - 光学的情報再生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーマット効率をなるべく落とさずにレベル補正やＡＧＣを行い、低周波成分だけでなく再生信号周波数帯域に近いノイズの影響を除いて精度良く多値情報を判定することが可能な光学的情報再生方法及び装置を提供する。
【解決手段】固定パターン領域ではなく、データ領域の一部に多値レベルを落としたセルを設けることでレベル補正或いはＡＧＣを行う。例えば、Ｎ値（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、Ｍ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心が、Ｍ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のセル中央値と学習情報から得られる参照値との差分に基づいてＭ値で記録されたセルに続くＮ値で記録されたセルの再生信号レベルを補正する。
【選択図】図４

Description

この発明は、光ディスク等の情報記録媒体に記録された多値情報を再生する光学的情報再生方法及び装置、特に、再生信号のレベル補正及びＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）を精度良く効率的に行う方法及び装置に関するものである。

従来、光ディスクにおいては渦巻状又は同心円状のトラック上に２値のデジタルデータが記録されている。記録方法には、エンボス加工等による凹凸のピット（ＲＯＭディスク）や無機・有機記録膜への穴形成（追記型ディスク）・結晶状態の違い（相変化ディスク）・磁化方向の違い（光磁気ディスク）等がある。

これらの記録データを再生する際には、トラック上にレーザビームを照射してその反射光の強度差や磁気カー効果による偏光方向の差等を検出し、再生ＲＦ信号を得る。そして、得られた再生ＲＦ信号から２値のデータを検出している。

近年、これら光ディスクの記録容量の高密度化を図る研究開発が進められており、情報の記録再生に関する光スポットを微小化する技術の1つとして、同じ光スポットの大きさを用いてより効率のよい多値記録再生の技術が提案されている。

例えば、本願発明者等は、多値記録再生技術の方式を特開平５−１２８５３０号公報において提案している（特許文献１）。即ち、光学的情報記録媒体の情報トラック上に、情報ピットのトラック方向の幅と、その情報ピットの再生用光スポットに対するトラック方向のシフト量の組み合わせによって多値情報を記録する方法を提案している。また、同公報では、その多値記録した情報ピットを再生する際、予め学習しておいた検出信号と光スポットから得られた検出信号との相関より多値情報を再生する方法を提案している。

更に、情報ピットのトラック方向のシフト量によって多値情報を記録する記録方法（サイファー方式）も提案されている。

ここで、情報ピットのトラック方向の幅を他段階に変えた８値記録の場合の再生方法を説明する。まず、８レベルの情報ピットは、情報記録媒体に記録する時に２値データから８レベルに変換された後に各セルに記録される。

８値記録の場合、１つのセルが３ビットの２値データに対応していることになる。例えば、３ビットの情報に対して、図２０に示すように（０，０，０）、は０レベル、（０，０，１）は１レベル、（０，１，０）は２レベル、（０，１，１）は３レベルに対応させている。また、（１，０，０）は４レベル、（１，０，１）は５レベル、（１，１，０）は６レベル、（１，１，１）は７レベルに対応させている。

更に、８レベルの情報ピットの選択は、例えば、図２０に示すようにセルのトラック方向の幅を１６等分し、レベル０を何も情報ピットを記録しない、レベル１を２／１６セル分の幅、レベル２を４／１６セル分の幅とする。また、レベル３を６／１６セル分の幅、レベル４を８／１６セル分の幅、レベル５を１０／１６セル分の幅、レベル６を１２／１６セル分の幅、レベル７を１４／１６セル分の幅とする。

このように選択した情報ピットをランダムに記録し、その反射光量を光検出器で受光し、得られた多値情報ピットからの再生信号を、光スポットの中心が、セルのトラック方向の幅の中央に来た時のタイミングでサンプリングする。そうすると、各レベルに対する再生信号の振幅として図２１のような分布が得られる。

図２１では情報ピットが何も書かれていないレベル０が続く時の再生信号の振幅の大きさを『１』、レベル７の情報ピットが連続して記録されている時の再生信号の振幅の大きさを『０』として規格化している。

各レベルに対応する再生信号の値が幅を持つのは、注目している情報ピットの前後に書かれている情報ピットからの影響（符号間干渉）を受けるからである。図２１に示すように隣のレベルと再生信号の振幅分布が重なっていると、固定した閾値では分離検出できないことが分かる。

ＩＳＯＭ２００３の発表の例には、これを解決するための方法が述べられている（非特許文献１）。即ち、注目している情報ピットの値と、その前後の情報ピットの値とが予め分かっているピット列からの再生信号を読み取り記憶しておき（学習）、実際の情報ピットからの再生信号と記録しておいた値とを比べて（相関をみる）、分離検出する方式が述べられている。

以上が従来の多値記録再生の例であるが、いずれの方法においても光ディスクにおいて各種光ディスク間の反射率の違いや、１つの光ディスク内における内周側と外周側での再生周波数特性の違い等、再生信号は種々の要因でレベル変動や振幅変動が発生する。更には、ドライブの機械的要因、光学的な要因の違いによって起こる影響があり、これらを取り除く必要がある。

多値情報を再生する上でのレベル変動や振幅変動を抑える方法として、一般的にはデータ領域とデータ領域の間に一定の周期で固定パターン領域を設けることでＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）やレベル補正を行っている。

図２２はその一般的なブロックの構成を簡易的に示す。図２２に示すように光ディスクには多値情報の固定パターン領域とデータ領域が交互に記録されている。固定パターン領域は、バイアス、ゲイン、クロックマークから構成されている。

個々のマークの機能を説明すると、まず、バイアスマークはセルに最小マークを記録（或いは何も記録しない）して最小の信号レベルを検知し、これを基準レベルとしてデータ領域の再生信号のレベル補正を行うためのものである。

ゲインマークはセルに最大マークを記録して最大信号レベルを検知し、データ領域の再生信号のＡＧＣを行うためのものである。クロックマークはセルにゼロクロス検出できるようなトーン信号を記録して、多値データに同期したクロックとの位相ずれを検知することによってＰＬＬを行うためのものである。

クロックマークによって、その後のデータ領域のサンプリングのタイミングを合わせることができる。また、固定パターン領域には、アドレス情報、波形等化適応情報等も含まれる場合があるが、図１５では省略している。
特開平５−１２８５３０号公報 ＩＳＯＭ２００３（Write-once Disks for Multi-level Optical Recording：予稿集Ｆｒ−Ｐｏ−０４）

更に高密度化を行おうとすると、光スポットに対してセルの大きさが益々小さくなり、レベル補正やＡＧＣを行う上で新たな課題が生じる。つまり、隣接セルからの符号間干渉によって再生信号のＳＮ比が減少し、低周波成分だけでなく、再生信号周波数帯域に近いノイズによってレベル変動や振幅変動の影響をより受けやすくなる。

そのため、大幅に再生誤り率が上がってしまう。例えば、再生信号周波数が２２ＭＨｚの多値情報データに対して、５０ｋＨｚ以下の低周波成分はハイパスフィルタ等によって除去可能であるが、実際には基板溝のウォブル成分や基板ノイズ等によって１ＭＨｚ〜５ＭＨｚ帯域でもノイズが生じる。これらは簡単に再生信号成分と分離することができない。

その結果、再生信号レベルはノイズの影響を受けて誤った判定値を生じやすくなる。これらの問題は、固定パターン領域を増やしてレベル補正やＡＧＣの頻度を多くすることで回避することもできるが、その分、データ領域が確保できなくなるため、フォーマット効率が低下するという問題があった。

本発明の目的は、フォーマット効率を低下させることなく、低周波成分だけでなく再生信号周波数帯域に近いノイズの影響も受けずに精度良く多値情報を判定することが可能な光学的情報再生方法及び装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設け、前記セルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、又は情報ピットの位相を変えることによって記録された多値情報を以下の方法で再生する。

本発明の第１の方法は、Ｎ値（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、Ｍ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心が、前記Ｍ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のセル中央値と学習情報から得られる参照値との差分に基づいて、前記Ｍ値で記録されたセルに続くＮ値で記録されたセルの再生信号レベルを補正することを特徴とする。

また、第２の方法は、Ｎ値（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、Ｍ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心がＭ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のピークを検出することによって、再生信号をＡＧＣすることを特徴とする。

更に、第３の方法は、Ｎ値マーク（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、連続したＭ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心が、前記Ｍ値で記録されたセルとそれに続くＭ値で記録されたセルとの境界に来た時にサンプリングした再生信号と学習情報から得られる参照値との差分に基づいて、それに続くＮ値で記録されたセルの再生信号のレベルを補正することを特徴とする。

本発明によれば、データ領域の一部に多値度を落としたセルを設けることにより、記録媒体のフォーマット効率を低下させることなく、高密度記録された多値情報を精度良く再生できる。特に、低周波成分だけでなく、再生信号周波数帯域に近いノイズの影響も除いて精度良く多値情報を判定することができる。

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る光学的情報記録再生装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図中１は螺旋状または同心円状のトラックが形成された情報記録媒体である光ディスク、２は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ、３は光ディスク１に対して多値情報を記録し、或いは再生するための光ヘッドである。

光ヘッド３には図示しない半導体レーザや対物レンズ、光検出器等が設けられ、半導体レーザからのレーザ光を対物レンズで絞って微小光スポットとして光ディスク１上に照射する。その反射光は光ヘッド３内の光検出器で検出され、演算増幅回路４は光検出器からの信号に基づいて光スポットが所望のトラック上に沿って走査するように制御するためのフォーカスエラー信号／トラッキングエラー信号を生成する。

サーボ回路５は演算増幅回路４からの信号に基づいて光スポットが所望のトラック上に沿って走査するようにフォーカス制御／トラッキング制御を行う。また、サーボ回路５は光ディスク１が線速度一定或いは角速度一定等で回転するようにスピンドルモータ２の回転制御を行う。

多値情報を光ディスク１に記録する場合には、２値データ６の入力を、多値化回路７により多値データに変換し、変調回路８により多値データに応じた信号を出力する。そして、レーザ駆動回路９により光ヘッド３内の半導体レーザを駆動し、光ディスク１のトラック上に多値情報に応じたマークを記録することによって行う。

多値情報を記録する方法としては、例えば、光ディスク１のトラック上に仮想的にセルを設け、そのセルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、或いは情報ピットの位相を変えることによって記録する方法がある。

一方、多値情報を再生する場合には、光ヘッド３により再生用の光スポットを光ディスク１上に照射し、光ディスク１からの反射光を光ヘッド３内の光検出器で検出する。演算増幅回路４はその検出信号を処理して再生信号を生成し、ＡＤ変換回路１０によりその再生信号をデジタル信号に変換する。

更に、ＡＧＣ回路１９により再生信号のゲインを調整し、セル中央値／ セル間値分離検出回路１２によりセル中央値とセル間値に分離する。これらの処理はＰＬＬ回路１１によって生成されたクロックにより行う。セル中央値／セル間値分離検出回路１２で分離されたセル中央値はセル中央値用波形等化回路１３により波形等化処理され、セル間値はセル間値用波形等化回路１４により波形等化処理される。

そして、学習用メモリ１７から学習テーブルデータの参照値を読み出し、この両者の値に基づいて多値データ判定回路１５により多値レベルを判定する。ここで、本発明に係る補正回路１８は、判定された多値情報と学習テーブルデータの参照値を用いて補正値を算出し、これを波形等化されたデータに加算することでレベル補正やＡＧＣを行う。更に、多値−２値変換回路１６により２値データに変換し、２値データ２０として出力する。

以上が本発明による多値情報を記録再生する方法の概略である。ここで、補正回路１８の説明を始める前に、上記セル間値とセル中央値のサンプリング位置の違いとそれぞれの特徴を図２、図３を用いて説明する。

図２はセル中央値をサンプリングしている際の前後のセルと光スポットの位置関係を示す。一例として、光ディスク１のトラックピッチは０.３２μｍ、光スポットの大きさは０.４０５μｍ（波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数：ＮＡ０.８５）、セルの大きさは０.２μｍとする。

このパラメータにおいて注目セルのセル中央値は、先行セルと後行セルのレベルが０〜７に変化することで、同じ値を取らず、符号間干渉の影響で幅を持つことが実験的に分かっている。これは、図２で真中のセル上にある光スポットの裾が左右のセル上にかかっていることからも直感的に分かる。このセル中央値に対する符号間干渉の影響は、光スポットの大きさに対してセルが小さくなるほど大きくなっていく。

図３はセル間値をサンプリングする際の左右のセルの境界に光スポットが来た時の位置関係を示すものである。光スポットの大きさ０.４０５μｍに対して、２つ分のセルの幅は０．４μｍであり、光スポットのほとんどが左右のセル上にある。つまり、左右のセルの境界でサンプリングされたセル間値はその外側からの影響がほとんど無く、左右のセルより外側からの符号間干渉の影響が小さいものとなる。

以上のセル中央値とセル間値は、セル中央値／セル間値分離検出回路１２においてＰＬＬ回路１１で生成された多値データに同期したクロックでそれぞれサンプリングすることで得られる。セル中央値サンプリング用のクロックとセル間値サンプリング用のクロックは、同じ周波数であって、互いに1／２周期（1つのセルを1周期とする）位相が異なるものである。

更に、多値データ判定回路１５における多値データ判定方法としては、例えば、本願発明者等が、先に、特願２００５−０４７１９８号で提案している方法を用いることができる。この方法については、詳しく後述する。

次に、本発明に係る補正回路１８のレベル補正及びＡＧＣ回路１９のＡＧＣの方法について詳細に説明する。図４は１ブロックにＭ値マークとＮ値マークのセルを記録する構成とレベル補正に用いるデータのサンプリング場所を示しており、これを第１の方法とする。

ここで、Ｍ＝２、Ｎ＝８とし、１つのＭ値マークと３つのＮ値マークのセルを１ブロックとみなす。Ｍ値マークは２値で記録されているので、例えば、図５に示すように０レベルは記録せず、１レベルは最大幅になるようにトラック方向に記録する。これは、８値記録で置き換えて考えれば、０レベルと７レベルが記録、再生されることと同じになる。ここで、Ｍ値マークを２値で記録することによる利点が２つある。

まず、Ｍ値マークの再生データはほとんどエラーを生じることがない。次に、Ｍ値マークのセル中央値の最大・最小レベルは再生信号の最大・最小レベルと同じになり、そのレベル差を一定のブロック数でモニタリングすることで再生信号の振幅変動を計測できる。本発明では、上述のようなエラーを生じることがないという前者を補正回路１８におけるレベル補正に利用し、振幅変動を計測できるという後者をＡＧＣ回路１９に利用する。

補正回路１８におけるレベル補正方法について説明する。図６は、例えば、図４の構成で記録された多値マークを再生し、その判定値に基づいて補正値を求めるアルゴリズムを示す。まず、ステップ１で１ブロック毎に補正動作を開始する。次に、ステップ２でサンプリングされたＭ値マークの再生信号、この場合はセル中央値が入力される。

次に、ステップ３で学習用メモリ１７の学習テーブルデータにアクセスする。そして、ステップ４で対象となるＭ値マークの注目セルと、その前後をＮ値マークのセルとした３つの連続するセル（先行セル、注目セル、後行セル）の多値判定値に基づいて、図７に示す全１２８（８×２×８）パターンの学習情報からセル中央値の参照値を求める。

この１２８パターンの情報がパターン同士の符号間干渉を防ぐためにパターン毎に所定間隔を空けて、光ディスク１上のユーザデータ領域の先頭部分に記録されている。図示しない装置内の各部を制御するコントローラはユーザデータ領域の情報を再生する前に各パターンのセル中央値の再生信号を検出し、そのサンプリング値を学習用メモリ１７に参照値として記憶させておく。

なお、上述したような学習情報ではなく、予めシミュレーションで求めた理想のサンプリング値自身をユーザデータ領域の先頭部分に記録しておくようにしてもよい。その後、ステップ５でＭ値マークのセルの再生信号とそれに対応する参照値の差分を計算し、この差分を補正値とする。更に、ステップ６で注目セルより後に続く３つのＮ値マークの再生信号にそれぞれ補正値を加算し、ステップ７にて終了する。

ここで、３つの連続するセルにおける多値判定値が誤ったものである場合には、算出される補正値は同様に信頼性の低い値となる。しかし、Ｍ値マークのセルは２値レベルであるのでその判定値はほぼ正解値をとり、その結果、前後セルの判定値の確度を上げることができる。これは、前後セルの判定値は判定アルゴリズムの過程でＭ値マークのセルの判定値を利用して決定するからである。従って、３つの連続するセルにおける多値判定値の確度を高められ、補正値の精度を向上することが可能となる。

次に、第２の方法について説明する。この場合は、Ｍ＝２、Ｎ＝８とし、１ブロックに２つのＭ値マークと３つのＮ値マークのセルが記録されているものとする。この構成を図８に示す。

第１の方法と同様に図６のステップ１で１ブロック毎に補正動作を開始する。次に、ステップ２でＭ値マークの２つのセルの境界でサンプリングされた再生信号、この場合はセル間値が入力される。ステップ３で学習テーブルデータにアクセスし、ステップ４で対象となるＭ値マークの２つの連続するセル（先行セル、注目セル）の多値判定値に基づいて、図９に示す全４（２×２）パターンの学習情報からセル間値を参照値として求める。

この４パターンの情報も、同様に光ディスク１上のユーザデータ領域の先頭部分に記録されている。図示しないコントローラは同様にユーザデータ領域の情報を再生する前に各パターンのセル間値の再生信号を検出し、そのサンプリング値を学習用メモリ１７に参照値として記憶させておく。

その後、ステップ５でセル間値の再生信号とそれに対応する参照値の差分を計算し、この差分を補正値とする。そして、ステップ６で注目セルより後に続く３つのＮ値マークの再生信号にそれぞれ補正値を加算し、ステップ７にて終了する。

次に、第３の方法について説明する。この場合は、Ｍ＝２、Ｎ＝８とし、１ブロックに３つのＭ値マークと３つのＮ値マークのセルが記録されているものとする。この構成を図１０に示す。

第１の方法と同様に図６のステップ１で１ブロック毎に補正動作を開始する。次に、ステップ２でサンプリングされた３つのＭ値マークの中心となるセルの再生信号、この場合はセル中央値が入力される。

次に、ステップ３で学習テーブルデータにアクセスし、ステップ４で対象となるＭ値マークの３つの連続するセル（先行セル、注目セル、後行セル）の多値判定値に基づいて、図１１に示す全８（２×２×２）パターンの学習情報からセル中央値を参照値として求める。

この８パターンの情報も、同様に光ディスク１上のユーザデータ領域の先頭部分に記録されている。図示しないコントローラはユーザデータ領域の情報を再生する前に各パターンのセル中央値の再生信号を検出し、そのサンプリング値を学習用メモリ１７に参照値として記憶させておく。

その後、ステップ５で３つのＭ値マークの中心となるセルの再生信号とそれに対応する参照値の差分を計算し、この差分を補正値とする。そして、ステップ６で注目セルより後に続く３つのＮ値マークの再生信号にそれぞれ補正値を加算し、ステップ７にて終了する。

次に、ＡＧＣ回路１９の方法について説明する。本発明におけるＡＧＣは、再生信号の最大・最小レベルを検知して振幅を調整する基本的な構成を備えており、その最大・最小レベルをどのマークを用いて検出するかという点に特徴がある。

即ち、従来の多値記録再生では情報データとは別の領域にある固定マークを記録して検出していたが、本発明では情報データとして多値度を落として記録された２値マークの信号レベルを用いて検出する。もちろん、Ｎ値マークの再生信号は多段階レベルであるのでＡＧＣの入力信号としては用いることはできない。

図１２はＡＧＣ回路１９の一例を示す概略ブロック図である。入力された再生信号における２値マークに対して一定のブロック間でピーク検出を行い、最大・最小レベルを検知する。その後、最大・最小レベルの差と基準振幅値との差に係数を掛けてゲインを更新する。最大・最小レベルの差が基準振幅値と等しければ更新される値はゼロとなる。ゲインは、その後、１が加算され、入力信号に乗算することでＡＧＣを行う。なお、ＡＧＣの入出力特性を決める回路上の素子構成等については特に限定するものではないので省略する。

ここで、図４の例の場合には、光スポットの中心が、Ｍ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のセル中央値をピーク検出することによって再生信号をＡＧＣするものである。

また、図８の例の場合には、光スポットの中心が、連続した２つのＭ値で記録された各セルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のセル中央値をピーク検出することによって再生信号をＡＧＣする。

更に、図１０の例の場合には、光スポットの中心が、連続した３つのＭ値で記録された各セルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のセル中央値をピーク検出することによって再生信号をＡＧＣする。

このように本発明に係るＡＧＣ回路は、Ｍ値マークとＮ値マークの構成を変えた第１、第２、第３の方法のいずれにおいても同様に適用でき、Ｍ値マークのセル中央値をサンプリングしてピーク検出するものである。以上が、本発明の多値情報を再生する方法である。

次に、多値データ判定回路１５の判定方法について図１３〜図１９を参照して説明する。これは、上述のように特願２００５−０４７１９８号で提案している。本実施形態では、０〜７の８値の多値データを再生するものとする。図１３は多値データ判定回路１５における多値データの判定方法を説明する図である。多値データ判定回路１５は、主にセル中央値判定部１９、セル間値判定部２０、最終値判定部２１に別れている。

最初に、セル中央値判定部１９について説明する。セル中央値判定部１９は図２で説明したような３つの連続セル（先行セル、注目セル、後行セル）を考えて判定するものである。多値データ判定回路１５はセル中央値の再生信号が入力されると、ステップ１で操作を開始する。

次いで、ステップ２で、先行セルの値を決定する（これは、１ステップ前に求めた注目セルの値を選択する）。例えば、１ステップ前に判定した注目セルの値が『７』だった場合には、先行セルの値は『７』として選択する（ここで言う「選択」とは最終的な判定ではなく、仮決めを意味する）。或いは、先行セルの値を選択する方法として、セル中央値の再生信号（光スポットが先行セルの中央に位置する時のサンプリング値）を各レベルに応じた複数の閾値でレベルスライスして決定しても良い。

次に、ステップ３で、後行セルの値をセル中央値の再生信号（光スポットが後行セルの中央に位置する時のサンプリング値）をレベルスライスして選択する（レベルスライスで最も近い値を選択）。例えば、後行セルの値が『７』として選択されたとする。ここまでで、３つの連続セルのうち先行セルと後行セルの値が選択されたことになる。

次に、ステップ４で、先行セルと後行セルの値を用いてセル中央値学習テーブル（図１４）からセル中央値の再生信号に最も近い注目セルの値を選択する。更に、ステップ５で２番目に近い値を選択する。また、ステップ６で、ステップ４及びステップ５で選択した値をそれぞれ第１候補『ａ』、第２候補『ｂ』として決定する。

このセル中央値判定部１９におけるステップ４〜６について図１４、図１５を用いて更に詳細に説明する。図１４は多値データの判定に用いる学習テーブルを示す。図１４（ａ）はセル中央値学習テーブルであり、先行セル、注目セル、後行セルがとりうるすべての組合せ、全５１２パターン（８×８×８）のテーブルが作られている。５１２パターンの情報は光ディスク１上のユーザデータ領域の先頭部分に記録されており、ユーザデータ領域の情報を再生する前に各パターンの注目セルのセル中央値の再生信号を検出して、そのサンプリング値を学習用メモリ１７に参照値として記憶させる。

次に、図１５を用いて図１３のセル中央値判定部１９におけるステップ４〜６のセル中央値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する。まず、ステップ１１で操作を開始する。ステップ１２で、サンプリングされたセル中央値の再生信号は順次セル中央値判定部に入力されていく。また、ステップ１３で学習用メモリ１７にアクセスし、ステップ１４でセル中央値が入力される毎に図１４（ａ）のセル中央値学習テーブルで得られた参照値を学習用メモリ１７から順次読み出す。

ここで、読み出すテーブルは先行セルと後行セルの値が『７』として選択されたので（図１３の説明を参照）、全５１２パターンから８パターン、即ち（７，０，７）〜（７，７，７）の組合せに絞られる。次に、ステップ１５で、セル中央値と８パターンの参照値との差分の絶対値を計算し、これをＭ値とする。ステップ１６では、８つのＭ値を比較して、注目セルの値が『ａ』の場合にそのＭ値（これをＭ（ａ）と表す）が最も小さくなるとして、『ａ』をセル中央値判定部１９における第１候補値として決定する。

更に、注目セルの値が『ｂ』の場合にそのＭ値（これをＭ（ｂ）と表す）が２番目に小さくなるとして、『ｂ』をセル中央値判定部１９における第２候補値として決定する。その後、ステップ１７に進み、操作を終了する。以上がセル中央値判定部１９の説明である。

続いて、図１３に戻ってセル間値判定部２０における注目セルの値を決定する方法について図１４、図１６を用いて詳細に説明する。図１３に示すようにセル間値判定部２０は、ステップ７で、ステップ２で決定した先行セルの値を用いてセル間値学習テーブル（図１４）からセル間値の再生信号に最も近い注目セルの値を選択する。更に、ステップ８で、ステップ７で選択した値を候補値『ｘ』として決定する。

セル間値判定部２０におけるステップ７、８について図１４、図１５を用いて詳細に説明する。図１４（ｂ）はセル間値学習テーブルであり、先行セル、注目セルがとりうるすべての組合せ、全６４パターン（８×８）のテーブルが作られている。６４パターンの情報も同様に光ディスク１上のユーザデータ領域の先頭部分に記録されており、ユーザデータ領域の情報を再生する前に各パターンの注目セルのセル間値の再生信号を検出して、そのサンプリング値を学習用メモリ１７に参照値として記憶させる。

次に、図１６を用いて、図１３のセル間値判定部２０におけるステップ７、８のセル間値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する。まず、ステップ１８で操作を開始する。また、ステップ１９で、サンプリングされたセル間値の再生信号は順次セル間値判定部２０に入力されていく。また、ステップ２０で、学習用メモリ１７にアクセスして、ステップ２１で、セル間値が入力される毎に図１４（ｂ）のセル間値学習テーブルで得られた参照値を学習用メモリ１７から順次読み出す。

ここで、読み出すテーブルは先行セルの値が『７』として選択されたので（図１３の説明を参照）、全６４パターンから８パターン、即ち、（７，０）〜（７，７）の組合せに絞られる。次に、ステップ２２で、セル間値と８パターンの参照値との差分の絶対値を計算し、これをＭ値とする。ステップ２３では、８つのＭ値を比較して、注目セルの値が『ｘ』の場合にそのＭ値（これをＭ（ｘ）と表す）が最も小さくなるとして、『ｘ』をセル間値判定部における候補値として決定する。その後、ステップ２４に進み、操作を終了する。以上がセル間値判定部２０の説明である。

再び、図１３に戻ってセル中央値判定部１９とセル間値判定部２０でそれぞれ得られた候補値を用いて最終的に判定を行う最終値判定部２１のアルゴリズムについて、図１７、図１８、図１９を用いて詳細に説明する。

図１７はその最終値判定部２１における処理動作の流れを示す。まず、ステップ２５で操作を開始する。ステップ２６で、多値レベルの候補である『ａ』、『ｂ』、『ｘ』と、それぞれに対応したＭ値であるＭ（ａ）、Ｍ（ｂ）、Ｍ（ｘ）を入力する。また、ステップ２７で、先行セルで選択された候補値である『ａ’』、『ｘ’』をメモリから読み出す。『ａ’』、『ｘ’』は後述するステップ３０で１ステップ前の一連の最終値判定動作の終了前に『ａ』、『ｘ』をメモリに記憶させたものである。これらのパラメータを用いて、ステップ２８で注目セルの多値レベルを最終的に判定し、その後、ステップ２９で先行セルの多値レベルを訂正する。更に、ステップ３０で『ａ』、『ｘ』をメモリに記憶させた後、ステップ３１に進み、操作を終了する。

次に、注目セルの多値レベルを最終的に判定するステップ２８のアルゴリズムについて図１８を用いて詳細に説明する。ステップ３２で操作を開始する。次いで、ステップ３３で、ａ＝ｘの場合を考える。これは正解率がかなり高いと考えられるので、ステップ３５に進み、注目セルの値は『ａ』と判定して、ステップ４２で操作を終了する。次に、ステップ３４に進み、ａ≠ｘ、且つ、ｂ＝ｘの場合を考える。

この場合は、正解を『ａ』又は『ｘ』とするかの判断が難しいので、他のパラメータを考慮して判断する必要がある。本発明では、先行セルで１ステップ前に選択された候補値である『ａ’』、『ｘ’』と、学習テーブルの参照値との差分の絶対値であるＭ（ａ）、Ｍ（ｂ）、Ｍ（ｘ）をパラメータとして考える。

次に、ステップ３６〜３９における『ａ’』、『ｘ’』を考慮して判断する方法について述べる。これは、先行セルにおける候補値と注目セルにおける候補値との関係を調べることで、より注目セルの判断の精度を上げることを目的とする。即ち、先行セルにおける判定結果が実際の正しい値とは異なる場合、必然的に注目セルと先行セルの候補値がある規則が持つことを利用する。まず、誤ってｘ’を先行セルの最終値として判定してしまった場合を考える。

例えば、先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『３』、ｘ’が『２』の時に、誤ってｘ’の『２』を最終的な判定値として選択した場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『４』となる確率が高い。何故なら、前述したように前のセルのレベルが『Ｘ』（０≦Ｘ≦７、Ｘは整数）、後ろのセルのレベルが『Ｙ』（０≦Ｙ≦７、Ｙは整数）、セル間値を『Ｚ』（０≦Ｚ≦１４、Ｚは整数）とすると、Ｘ＋Ｙ＝Ｚ（または、Ｚ−Ｘ＝Ｙ）の関係が成り立っているからである（この場合、Ｚ＝６となる）。

これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ３６、或いは、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ３７、
となる。

ステップ３６、３７を満たす場合、『ｘ』は誤っている可能性が高いので、ステップ３５で注目セルは『ａ』として最終的に判定して、ステップ４２で操作を終了する。

逆に、誤ってａ’を先行セルの最終値として判定してしまった場合を考える。先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『４』、ｘ’が『３』の時に、誤ってａ’の『４』を最終的な判定値として選択したとする。その場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『２』となる確率が高い。

これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ３８、或いは、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ３９、
となる。

ステップ３８、３９を満たす場合、『ｘ』は誤っている可能性が高いので、ステップ３５で注目セルは『ａ』として最終的に判定して、ステップ４２で操作を終了する。以上が『ａ’』、『ｘ’』を考慮して判断する方法である。

更に、ステップ３６〜３９のいずれの条件にも該当しなかった場合には、第２の方法として、Ｍ（ａ）、Ｍ（ｂ）、Ｍ（ｘ）を考慮して判断する。即ち、
｜Ｍ（ｂ）−Ｍ（ａ）｜＜ｅ、且つ、Ｍ（ａ）＞Ｍ（ｘ） …ステップ４０
の条件を満たす場合、ステップ４１で注目セルは『ｘ（＝ｂ）』として最終的に判定する。ここで、ｅはある定数であり、例えば、各多値レベル間でのセル中央値の再生信号レベル差の１／２〜１／４の値に設定するのが望ましい。

つまり、｜Ｍ（ｂ）− Ｍ（ａ）｜＜ｅの条件を満たす場合、セル中央値の再生信号から『ａ』か『ｂ』であるかを判断するのは極めて難しいことを示しており、究極的に｜Ｍ（ｂ）−Ｍ（ａ）｜＝０の場合を考えると、注目セルが『ａ』か『ｂ』であるかの確率はそれぞれ５０％となる。従って、Ｍ（ａ）＞ Ｍ（ｘ）の条件を満たす場合、注目セルは『ｘ（＝ｂ）』である確率が高いと判断して、ステップ４２で操作を終了する。

最後に、ステップ３３、３４の条件を満たさない場合（ａ≠ｘ、且つ、ｂ≠ｘの場合）を考える。これは、『ｘ』は誤っている可能性が高いので、ステップ３５で注目セルの値を『ａ』と判定して、ステップ４２で操作を終了する。何故なら、多値記録の場合、再生時のエラーはおおむね±１レベル以内である事がシミュレーション結果から分かっており（『ａ』か『ｂ』が正解となる）、『ｘ』が正解である確率は極めて低いからである。

次に、図１７に戻って、ステップ２８で注目セルの多値レベルを最終的に判定した後、ステップ２９で先行セルの多値レベルを訂正する。

図１９はステップ２９の先行セルの多値レベルを訂正するアルゴリズムを示す。まず、ステップ４３で操作を開始する。次に、ステップ４４〜４７において図１８で説明したように先行セルにおける候補値と注目セルにおける候補値との関係を調べることで、先行セルで最終的に判定された値を訂正する。

即ち、注目セルと先行セルの候補値がある規則が持つ場合に、先行セルにおける判定結果が実際の正しい値とは異なっていると判断するものである。例えば、先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『３』、ｘ’が『２』の時に、誤ってｘ’の『２』を最終的な判定値として選択した場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『４』となる確率が高い。

これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ４４、或いは、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ４５、
となる。

従って、ステップ４４、４５を満たす場合には、ステップ４８に進んで先行セルを『ａ’』に訂正して、ステップ５１で操作を終了する。この場合、先行セルをｘ’の『２』と判定したのは誤っていると考え、ａ’の『３』に訂正する。

逆に、誤ってａ’を先行セルの最終値として判定してしまった場合を考える。先行セルと注目セルの正しい値が『３』だとして、先行セルの候補値ａ’が『４』、ｘ’が『３』の時に、誤ってａ’の『４』を最終的な判定値として選択したとする。その場合、注目セルの候補値はａが『３』、ｘが『２』となる確率が高い。

これを一般的な式で表すと、
（ａ−ｘ）＞０、且つ、（ａ’−ｘ’）＞０ …ステップ４６、或いは、
（ａ−ｘ）＜０、且つ、（ａ’−ｘ’）＜０ …ステップ４７、
となる。

ステップ４６、４７を満たす場合、ステップ４９に進んで先行セルを『ｘ’』に訂正して、ステップ５１で操作を終了する。この場合、先行セルをａ’の『４』と判定したのは誤っていると考え、ｘ’の『３』に訂正する。

以上が図１７の最終値判定部の詳細であり、多値データ判定回路１５における多値データの判定方法である。

本発明に係る光学的情報記録再生装置の一実施形態を示すブロック図である。 セル中央値をサンプリングしている際の前後のセルと光スポットの位置関係を説明する図である。 セル間値をサンプリングしている際の前後のセルと光スポットの位置関係を説明する図である。 本発明による第１の方法で１ブロックにＭ値マークとＮ値マークのセルが記録される構成とレベル補正に用いるデータのサンプリング場所を示す図である。 Ｍ値マークを２値で記録する場合の情報ピットのレベルの違いによるトラック方向の幅を説明する図である。 本発明に係る再生信号のレベル補正を行うためのアルゴリズムを示す図である。 本発明による第１の方法でレベル補正を行うために参照するセル中央値学習テーブルを示す図である。 本発明による第２の方法でＭ＝２、Ｎ＝８とし、１ブロックに２つのＭ値マークと３つのＮ値マークのセルが記録されている構成を示す図である。 本発明による第２の方法でレベル補正を行うために参照するセル間値学習テーブルを示す図である。 本発明による第３の方法でＭ＝２、Ｎ＝８とし、１ブロックに３つのＭ値マークと３つのＮ値マークのセルが記録されている構成を示す図である。 本発明による第３の方法でレベル補正を行うために参照するセル中央値学習テーブルを示す図である。 本発明に係るＡＧＣ回路の一実施形態を示す概略ブロック図である。 多値データ判定回路における多値データの判定方法を説明する図である。 多値データ判定に用いる学習テーブルを示す図であり、（ａ）はセル中央値学習テーブル、（ｂ）はセル間値学習テーブルを示す図である。 図１３におけるセル中央値判定部のセル中央値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する図である。 図１３におけるセル間値判定部のセル間値学習テーブルを用いた注目セルの候補値を決定する方法を説明する図である。 図１３における最終判定部のアルゴリズムを説明する図である。 図１７における注目セルの多値レベルを判定するアルゴリズムを説明する図である。 図１７における先行セルの多値レベルを訂正するアルゴリズムを説明する図である。 多値情報ピットのレベルの違いによるトラック方向の幅とそれに対応する３ビットの組合せを説明する図である。 セル中央値の振幅分布を説明する図である。 光ディスクにおけるＡＧＣやレベル補正を行うための固定パターン領域の一般的なブロックの構成を簡易的に示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク（情報記録媒体）
２ スピンドルモータ
３ 光ヘッド
４ 演算増幅回路
５ サーボ回路
６ ２値データ
７ 多値化回路
８ 変調回路
９ レーザ駆動回路
１０ ＡＤ変換回路
１１ ＰＬＬ回路
１２ セル中央値／セル間値分離検出回路
１３ セル中央値用波形等化回路
１４ セル間値用波形等化回路
１５ 多値データ判定回路
１６ 多値−２値変換回路
１７ 学習用メモリ
１８ 補正回路
１９ ＡＧＣ回路
２０ ２値データ出力

Claims (10)

1. 光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設け、前記セルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、又は情報ピットの位相を変えることによって記録された多値情報を再生する方法において、
   Ｎ値（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、Ｍ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心が、前記Ｍ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のセル中央値と学習情報から得られる参照値との差分に基づいて、
   前記Ｍ値で記録されたセルに続くＮ値で記録されたセルの再生信号レベルを補正することを特徴とする光学的情報再生方法。
2. 前記参照値は、前記Ｍ値で記録された注目セルの多値レベルを判定した多値判定値と、先行するＮ値で記録された先行セルの多値判定値、あるいは、前記注目セルの前後にあるＭ値又はＮ値で記録された先行セル及び後行セルの多値判定値とに基づき学習情報から得られたセル中央値であることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生方法。
3. 前記学習情報は、Ｍ値で記録された注目セルと、該セルに先行するＮ値で記録された先行セル、或いは前記注目セルの前後にあるＭ値又はＮ値で記録された先行セル及び後行セルとで連続するセルを１つのグループとした場合に、該グループにおける各セル中央値が取り得る多値情報を予め学習したものであることを特徴とする請求項２記載の光学的情報再生方法。
4. 光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設け、前記セルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、又は情報ピットの位相を変えることによって記録された多値情報を再生する方法において、
   Ｎ値（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、Ｍ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心がＭ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のピークを検出することによって、再生信号をＡＧＣすることを特徴とする光学的情報再生方法。
5. 光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設け、前記セルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、又は情報ピットの位相を変えることによって記録された多値情報を再生する方法において、
   Ｎ値マーク（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、連続したＭ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心が、前記Ｍ値で記録されたセルとそれに続くＭ値で記録されたセルとの境界に来た時にサンプリングした再生信号と学習情報から得られる参照値との差分に基づいて、それに続くＮ値で記録されたセルの再生信号のレベルを補正することを特徴とする光学的情報再生方法。
6. 前記参照値は連続するＭ値で記録されたセルの多値判定値に基づく学習情報から得られたセル間値であることを特徴とする請求項５に記載の光学的情報再生方法。
7. 前記学習情報は、連続するＭ値で記録されたセルを１つのグループとした場合に、該グループにおけるセル間値が取り得る多値情報を予め学習したものであることを特徴とする請求項６に記載の光学的情報再生方法。
8. 光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設け、前記セルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、又は情報ピットの位相を変えることによって記録された多値情報を再生する装置において、
   Ｎ値（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、Ｍ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心が、前記Ｍ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のセル中央値と学習情報から得られる参照値との差分に基づいて、前記Ｍ値で記録されたセルに続くＮ値で記録されたセルの再生信号レベルを補正する手段を有することを特徴とする光学的情報再生装置。
9. 光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設け、前記セルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、又は情報ピットの位相を変えることによって記録された多値情報を再生する装置において、
   Ｎ値（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、Ｍ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心がＭ値で記録されたセルの中央に来た時にサンプリングした再生信号のピークを検出することによって、再生信号をＡＧＣする手段を有することを特徴とする光学的情報再生装置。
10. 光学的情報媒体のトラック上に、仮想的に一定間隔のセルを設け、前記セルにおけるトラック方向の情報ピットの幅、面積、又は情報ピットの位相を変えることによって記録された多値情報を再生する装置において、
    Ｎ値マーク（Ｎ≧３）で記録されている複数のセル毎に、連続したＭ値（Ｍ＜Ｎ）で記録されているセルを設け、光スポットの中心が、前記Ｍ値で記録されたセルとそれに続くＭ値で記録されたセルとの境界に来た時にサンプリングした再生信号と学習情報から得られる参照値との差分に基づいて、それに続くＮ値で記録されたセルの再生信号のレベルを補正する手段を有することを特徴とする光学的情報再生装置。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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