JPH0831093A

JPH0831093A - 光ディスク媒体および装置

Info

Publication number: JPH0831093A
Application number: JP6162008A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Shimada; 敏幸島田; Mamoru Shoji; 衛東海林; Takashi Ishida; 隆石田; Shunji Ohara; 俊次大原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】再生信号処理の学習により等化特性を調整
し、エラーを低減して、光ディスクの高密度化を図る。【構成】データ領域とラーニング領域を別々に持つ光
ディスク媒体であり、ラーニング領域の再生で等化手段
を調整する。等化手段のレベル特性、位相特性を調整す
ることによりエラーが低減される。また、内周部と外周
部のラーニング領域の学習結果を内挿して、全データ領
域にわたる等化特性を計算する。【効果】ラーニング領域を再生し、既定のデータと比
較して再生信号処理の補償特性をエラーが小さくなるよ
うに調整することにより、再生信号品質が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号を記録再
生する情報再生装置に関するものであり、このうち特に
再生専用の光ディスク媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量で媒体が交換できる情報記
憶／再生装置として光ディスク装置が実用化されてい
る。特にディジタル動画圧縮技術の進展にともなって直
径約１２０ｍｍのコンパクトディスクサイズでディジタ
ル動画像を転送レートで３Ｍｂｐｓ程度まで圧縮するこ
とにより２時間以上記録可能な技術の開発が行われるよ
うになってきた。このような光ディスク装置においては
片面で３Ｇバイト以上の記録容量を達成することが要求
されており、このことは記録密度で言えば、０．８ミク
ロン程度のトラックピッチで０．３ビット／ミクロン程
度以上の線密度を達成することにあたる。このような高
記録密度を達成する際の課題はＳ／Ｎや記録ピット間干
渉の改善と同時に、光ディスク媒体や光ディスク装置の
ばらつきに対して信号品質を保証することである。この
ことは特に、光ヘッドと光ディスク媒体との位置関係の
ばらつきとして代表されるデフォーカス・オフトラック
・タンジェンシャルチルト（記録トラック接線方向の傾
き）・ラジアルチルト（ディスク半径方向の傾き）等に
よる再生チャンネルの特性変化として指摘されており、
これらに起因するエラーレートの増加の小さい装置が要
求されている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
光ディスク媒体の例について説明する。

【０００４】図７は従来の光ディスク媒体の記録領域を
示した図であり、図８は光ディスク装置の構成図であ
る。図９は図８の２値化手段の構成図である。図７にお
いて１は光ディスク媒体、２はディジタルデータが記録
されたデータ領域である。３はピット、４は記録トラッ
クである。図８において５は半導体レーザ（ＬＤ）、６
は光学系、７は光スポット、８はピンフォトダイオード
（ＰＤ）、９はプリアンプ、１０は２値化手段、１１は
ＳＹＮＣ検出手段、１２は復調手段、１３は誤り訂正手
段（ＥＣＣ）である。図９において１４はトランスバー
サルフィルタ、１５は比較手段、１６は減算手段、１７
は学習手段、１８は位相同期回路（ＰＬＬ）、１９は判
定手段である。

【０００５】図７において、光ディスク媒体１では圧縮
された音声や画像情報等のプログラムがディジタルデー
タとしてディジタル変調されて、長さが所定の規則で変
化するように凹凸で形成されたピット３の列が記録トラ
ック４を構成するように、内周部から外周部に向かって
螺旋状に配置され、この配列によって光スポットのトラ
ッキングが行えるようにデータ領域全域に記録されてい
る。

【０００６】図８において半導体レーザ５の出力光は光
学系６により光学的に処理されて光ディスク媒体１上に
光スポット７として集光され、その反射光がピンフォト
ダイオード８に入射される。プリアンプ９はピンフォト
ダイオード８により検出された反射光変化を増幅し、結
果として光ディスク媒体上のピット長さに応じて変化す
る再生信号を出力する。２値化手段１０はアナログ信号
として得られる再生信号を２値化して光ディスク媒体に
記録されたリードデータとして識別し、ＳＹＮＣ検出手
段１１はリードデータから復調同期をとるためのＳＹＮ
Ｃパターンを検出してＳＹＮＣ検出結果を出力し、復調
手段１２はＳＹＮＣ検出結果によりリードデータのビッ
ト同期をとって復調データを出力し、誤り訂正手段１３
は復調データに誤り訂正処理を行ってエラーのないディ
ジタルデータとして出力する。

【０００７】図９においてトランスバーサルフィルタ１
４は遅延線と乗算器と加算器とで構成され、入力信号を
複数の遅延量で遅延し、遅延した各々の信号に適当な係
数を乗じて加算して出力する波形等化手段である。比較
手段１５はトランスバーサルフィルタ１４の出力の符号
を２値信号として出力するように動作するコンパレータ
である。減算手段１６は前記２値信号とトランスバーサ
ルフィルタ１４出力の差をとり等化誤差として出力す
る。学習手段１７は得られた等化誤差信号をもとにして
前記トランスバーサルフィルタ１４の係数を変化させる
ことによって前記等化誤差信号のエネルギーを小さくす
るように特性を調整する決定帰還型の学習動作を行う。
ＰＬＬ１８は２値信号からそのクロック成分を抽出して
出力する。判定手段１９はＤ型フリップフロップであ
り、前記２値信号を再生クロックに同期化してリードデ
ータとして出力する。

【０００８】光ディスクのようなディジタル記録装置の
再生特性は一般に低域濾波特性となるため、記録密度が
高くなるほどディジタル信号の再生に必要な高域成分が
抑圧されて再生信号品質が悪化する。この低域濾波特性
を補償するためにトランスバーサルフィルタ１４で実現
される波形等化特性にはその利得に低周波数域で小さく
高周波数域で大きい特性が必要であり、かつその周波数
特性も再生特性に応じて決定する必要がある。上述の一
連の動作において、トランスバーサルフィルタ１４の学
習のための教師信号は比較手段１５により２値化された
方形波信号が採用されており、学習手段１７によってト
ランスバーサルフィルタ１４出力がこの方形波信号に近
づくようにトランスバーサルフィルタ１４の係数が調整
されることになる。

【０００９】以上のように、従来の光ディスク媒体を用
いた光ディスク装置では、波形等化をトランスバーサル
フィルタにより行い、その係数を調整することによって
再生特性を補償して、信頼性向上を図っていた。特に、
２値化結果はエラーの発生を無視すればもとの記録され
たディジタルデータと同一であり、これを教師データと
して学習を実施することにより、２値化前の信号を２値
化後の信号と類似するように自動的に波形等化特性の調
整が可能である。このことは、光ディスク装置に光ディ
スク媒体を装着した後の再生動作中においても随時学習
を行えるという特徴を有している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクの特長とし
て媒体交換可能であることが注目されており、高密度化
の進展にともなって前述のようなばらつきに対する補償
性能が問題となってきた。しかしながら上記のような
構成では、より高密度化をはかった場合に光ディスク媒
体間あるいは装置間のばらつきが大きくなって単一特性
の再生信号処理では信頼性が低くなり、また、上記のよ
うに特性を適応的に調整する自動等化によるシステムに
おいても、２値化結果として検出エラーが大きくなるた
めに良い初期特性を与えることが困難であったり、学習
中においても教師データの信頼性低下をまねき、学習が
困難になるという課題を有していた。

【００１１】またディスク装着後においても、例えば、
ディスク内周部と外周部との差ではディスクの成型と反
射膜の状態のばらつきに加えて、ディスクの反り等によ
って光ヘッドとディスクとの平行度がずれてディスク半
径方向および接線方向のチルトが発生し、このチルトに
よって再生信号品質が劣化する。特にディスク装着はそ
のセンタホールを用いて行われる中心支持のため、内周
部と外周部とでチルトが変化する場合もあり、異なる領
域へアクセスした場合に必要な等化特性が急に変化する
ためにエラーが大きくなって、学習をより困難なものと
していた。

【００１２】本発明は上記課題に鑑み、情報を記録する
データ領域とは異なる領域に、予め設定された学習デー
タを記録しておくラーニング領域を設けた光ディスク媒
体を提供するものであり、このラーニング領域の再生信
号と既定の教師データパターンとの比較により再生信号
処理の学習による自動調整を可能とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の光ディスク媒体は、ラーニング領域を持つ
光ディスク媒体と、光ディスク媒体に記録された情報を
再生する光学手段と、再生された情報を電気信号に変換
して再生信号を出力する再生増幅手段と、再生信号の周
波数成分を分析する成分分析手段と、制御信号によって
特性が制御される再生信号を等化する等化手段と、成分
分析手段出力にしたがって等化特性を制御する制御手段
により構成される。

【００１４】また、成分分析手段はレベル分解能と位相
分解能を別々に求め、さらに制御手段は前記レベル分解
能と、位相分解能から適当な変換によって等化手段の特
性を制御する構成を備える。

【００１５】同時に、本発明の光ディスク媒体は、上記
ラーニング領域をもち、そのラーニング領域には周波数
分解能として複数の周波数成分のレベルの検出に適した
教師データパターンを持ち、さらに位相の検出に適した
教師データパターンを持つ。

【００１６】さらに、ラーニング領域が内周部と外周部
の各々に設定された光ディスク媒体である。

【００１７】

【作用】本発明は上記した構成によって、装置がディス
ク装着後にプログラムを再生する前にラーニング領域の
再生によって再生信号処理の補償特性の学習を行うもの
であり、これにより媒体や装置の個体差及びその組み合
わせによる特性変化を補償して、エラーレート改善を図
った高信頼な光ディスク装置と、そのための光ディスク
媒体を提供するものである。

【００１８】具体的には、再生信号あるいは等化手段出
力の信号を分析して、周波数分解能信号として出力し、
これによって等化手段の特性を制御するものである。さ
らに、その制御にあってはレベル分解能をもとめて、レ
ベル特性を制御するものである。

【００１９】加えて、等化出力の立ち上がりエッジと立
ち下がりエッジの傾きが一致するように等化手段の位相
特性を制御することにより、ピットの開始端と終了端の
形状の不揃いやタンジェンシャルチルトによる再生信号
のエッジ不良によるエラー増加を低減するものである。

【００２０】さらに、ラーニング領域を内周部と外周部
に設けて、各々の領域を学習して得られた結果を記憶
し、内周部と外周部の結果を内挿して全周の補償特性を
得て、高信頼の光ディスク再生を実現する光ディスク媒
体および装置を提供するものである。

【００２１】

【実施例】以下本発明の一実施例の光ディスク媒体およ
び装置について、図面を参照しながら説明する。図１は
本発明の実施例における光ディスク媒体の構成を示すも
のであり、図２は図１の詳細図、図３は本発明の実施例
における光ディスク装置の要部構成図、図４は図３の要
部構成図、図５は第１の教師データと動作説明図、図６
は第２の教師データと説明図である。図１において、１
は光ディスク媒体である。２はデータ領域、３１は内周
部のラーニング領域、３２は外周部のラーニング領域で
ある。図３において、３３は成分分析手段、３４は制御
手段である。図３の全体で図５の光ディスク装置におけ
る２値化手段を構成する。図４は成分分析手段３３の構
成を示し、図において３５は微分手段、３６および３９
はスイッチ、３７は上側エンベロープ検波手段、３８は
下側エンベロープ検波手段、４０はサンプリング手段、
４１はゲート生成手段、４２は演算手段である。以下本
発明の光ディスク媒体において従来例と同一の構成要素
については同一の番号を付与しその説明を省略る。以上
のように構成された光ディスク媒体および装置につい
て、以下図１〜図６を用いてその機能および動作を説明
する。

【００２２】まず、光ディスク媒体１が光ディスク装置
に装着されると光ディスク装置は内周部のラーニング領
域をアクセスし、ラーニング領域３１の再生を開始す
る。が与えられるため、精度の良い等化特性の学習が可
能である。この学習動作の後に得られた等化特性が固定
されてデータ領域のプログラムが再生されることにな
る。光ディスク媒体１ではその全領域にわたって、再生
時に復調同期をとるために図４（ａ）に示すようにデー
タが４２バイトを１周期とするフレーム毎に同期信号
（ＳＹＮＣ）が設けられ、６０フレームで１セクタとな
るように書き込まれている。再生時にこのＳＹＮＣがＳ
ＹＮＣ検出手段１１によって検出されて復調同期がとら
れることになる。このＳＹＮＣはラーニング領域におい
ても同様に書き込まれているが、ラーニング領域におけ
る所定のトラックに図４（ａ）のようにフレーム毎に周
波数ｆ１およびｆ２の繰り返し信号が交互に書き込まれ
ている。

【００２３】ここでｆ１は再生される最短ピット及びス
ペースが連続した場合の周波数であり、ｆ２は図２
（ｂ）に示すように光スポット径よりも長いマーク及び
スペースが連続した場合の周波数である。図２（ｅ）に
示すようにスポット径よりも長い場合の再生信号ではそ
のピットの再生レベルが正しく得られるが、最短ピット
の再生ではピット間干渉のためにそのレベルが小さくな
る。このことは高密度になる程顕著である。教師データ
は図５（ａ）で示すように書き込まれており、この場合
の再生信号のエンベロープはそのピット長の違いから図
５（ｂ）のようになる。成分分析手段３３では図４にお
いて、スイッチ３６は図示の状態にあり、上側エンベロ
ープ検波手段３７と下側エンベロープ検波手段３８は再
生信号の上側及び下側エンベロープを出力する。ゲート
生成手段は図５（ｃ）に示すＳＹＮＣ検出結果を入力と
して所定の遅延がなされた図５（ｄ）及び（ｅ）のサン
プリングタイミング信号とスイッチ３９の切り替え信号
を生成し、サンプリング手段４０は前記上側エンベロー
プと前記下側エンベロープをそれぞれサンプリングす
る。演算手段４２はサンプリング結果から両者を減算し
て再生信号のエンベロープを得る。この動作を毎フレー
ム毎に繰り返すことにより、周波数成分ｆ１に相当する
小さい値と、周波数成分ｆ２に相当する大きい値とが交
互に得られるが、成分分析手段３３はさらにこのサンプ
リング値からｆ１とｆ２に相当する振幅レベルの比をと
って周波数分解能信号として制御手段に出力する。制御
手段３４は成分分析手段３３出力が所定の値となるよう
に、トランスバーサルフィルタの高域特性を制御する。
ここでトランスバーサルフィルタは係数変化に対しても
レベル特性のみが変化し位相特性が変化しないように、
係数ベクトルの中央の要素を中心に対称要素が等しくな
るように制御される。即ち、トランスバーサルフィルタ
のインパルス応答が対称波形となるように制御する。以
上のようにｆ１とｆ２のレベル成分で代表される再生特
性のばらつきが波形等化手段出力で所定の周波数分解能
となるように調整されることになる。また、図３の例で
は成分分析手段３３は波形等化手段の出力を入力として
これが既定の周波数分解能となるように等化特性を調整
するものであるが、再生信号を入力としてその周波数分
解能から所定の波形等化特性を与えるものであっても良
い。以上の説明では周波数分解能としてｆ１とｆ２の２
つの成分による制御の例であるが、容易にわかるよう
に、さらにｆ１とｆ２と異なる第３の周波数成分ｆ３に
おけるレベル測定を行って、これによる制御を行っても
良い。タップ数の大きいトランスバーサルフィルタを用
いた波形等化ではその周波数特性において、係数ベクト
ルの特定の要素変化に対する感度の高い周波数がある程
度定まるため、より多くの周波数成分における制御がよ
りタップ数の大きいトランスバーサルフィルタに対して
有効である。

【００２４】次に、ピットの先端・後端の形状ばらつき
やタンジェンシャルチルト等により再生特性が非対称と
なるような場合には、トランスバーサルフィルタ１４の
位相特性を調整してこの非対称性を補償する必要が生じ
る。図６はこの場合に対する動作の説明図である。

【００２５】図６において（ａ）はｆ２のピットの連続
の場合を示しており、図６（ｂ）はその再生信号である
が、再生特性が非対称となるような場合には、この立ち
上がりと立ち下がり波形が非対称になる。図６に対する
成分分析手段３３の動作ではまず、スイッチ３６は図示
と逆方向に接続され、再生信号を微分して図６（ｃ）の
信号を得る。得られた信号の上側ピークを検波した図６
（ｄ）の上ピークエンベロープと下側ピークを検波した
図６（ｅ）の下ピークエンベロープを得る。この上ピー
クエンベロープと下ピークエンベロープは図４と同様に
サンプリングされてその比が位相分解能信号として出力
される。制御手段３４はこの位相分解能信号が所定の値
となるようにトランスバーサルフィルタの係数を制御す
る。この時、トランスバーサルフィルタの係数ベクトル
は中央の係数を中心に非対称となるように制御される
が、これは中央の係数に対してその両側の係数を段階的
に逆方向に変化させて行う。

【００２６】以上の図５の動作では等化手段のレベル特
性を、図６の動作では等化手段の位相特性を調整する動
作を述べたが、容易にわかるように両者を同時に動作さ
せることが可能であり、レベル特性の制御では係数ベク
トルの対称要素を同率だけ変化させ、位相特性の制御で
は係数ベクトルの対称要素を逆方向に段階的に変化させ
れば良い。

【００２７】以上のように、正確な教師データパターン
が既定されているため、精度良い等化手段の学習が行え
る。このようにして得られた等化特性を固定して、プロ
グラム領域の再生を行うことにより高品質なデータ再生
が行える。

【００２８】光ディスク媒体１は最内周にあるセンタホ
ールを用いて光ディスク装置にクランプされ、プラスチ
ックで形成されるディスク直径も１２０ｍｍと比較的大
きいため、内周部と外周部で主としてチルト量が変化す
る可能性がある。この場合には、チルト量の変化にとも
なってディスク全周にわたって補償特性を変えるのが望
ましい。前述の動作において、内周部での学習結果を学
習手段に保持しておき、続いて外周部のラーニング領域
３２において学習を行うことにより外周部の補償特性を
得て、内周部と外周部での補償特性を内挿して、全ての
領域における補償特性を設定することが可能である。ま
た同様に、ラーニング領域による等化特性の設定におい
ては記録トラック一周にわたる結果を平均化して得る必
要があり、トラック一周にわたる測定を保証するため
に、周波数成分の設定数が多い場合には複数トラックに
わたる教師データの設定が有効である。

【００２９】なお、光ディスク媒体は再生専用でなく書
換型であっても良く、この場合にはラーニング領域にお
いて既定のパターンを記録し、これを再生して学習を行
うように構成しても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明は、既定の状態にな
るように記録されたラーニング領域を設け、これを再生
して等化手段の特性を調整することにより、高信頼にデ
ータの再生を行うものであり、光ディスク媒体、光ディ
スク装置および両者の組み合わせによって生じるディス
ク再生特性の変化を補償する自動調整機能を実現する優
れた光ディスク装置および光ディスク媒体を提供するも
のである。

【００３１】特に周波数成分の比で制御するため、ドロ
ップアウト等の影響を受けにくい。また、ランダム信号
のジッタから等化特性を設定する場合には、同様にドロ
ップアウトの影響を受けにくい。

【００３２】さらに、内周部の結果と外周部の結果を内
挿して、全領域に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光ディスク媒体の構成
図

【図２】本発明の実施例における光ディスク媒体の詳細
図

【図３】本発明の光ディスク装置の要部ブロック図

【図４】図３の要部ブロック図

【図５】第１の教師データパターンと動作を説明する図

【図６】第２の教師データパターンと動作を説明する図

【図７】従来例の光ディスク媒体の構成図

【図８】光ディスク装置のブロック図

【図９】光ディスク装置の２値化手段のブロック図

【符号の説明】

１光ディスク媒体２データ領域３ピット４記録トラック５半導体レーザ、ＬＤ６光学系７光スポット８ピンフォトダイオード、ＰＤ９プリアンプ１０２値化手段１１ＳＹＮＣ検出手段１２復調手段１３誤り訂正手段、ＥＣＣ１４トランスバーサルフィルタ１５比較手段１６減算手段１７学習手段１８位相同期回路、ＰＬＬ１９判定手段３１、３２ラーニング領域３３成分分析手段３４制御手段３５微分手段３６、３９スイッチ３７上側エンベロープ検波手段３８下側エンベロープ検波手段４０サンプリング手段４１ゲート生成手段４２演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大原俊次大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既定のデータが記録されたラーニング領域
を持つ光ディスク媒体上の情報を再生する光学手段と、
前記光学系の再生情報を電気信号に変換して再生信号と
して出力する増幅手段と、等化特性が制御信号によって
制御され前記再生信号を波形等化する等化手段と、前記
等化手段出力信号を２値化してリードデータを出力する
判定手段と、前記再生信号或いは前記等化手段出力信号
の周波数成分を分析して周波数分解能信号を出力する成
分分析手段と、前記周波数分解能信号に所定の変換を施
して前記制御信号として出力する制御手段とによりなる
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】成分分析手段は等化手段出力信号の周波数
成分を分析し、制御手段は周波数分解能信号が所定の値
となるように制御信号を出力することを特徴とする請求
項１記載の光ディスク装置。
【請求項３】成分分析手段は等化手段出力の周波数成分
のレベルを分析して周波数分解能信号を出力し、等化手
段はこれによってレベル特性が調整されることを特徴と
する請求項１または２記載の光ディスク装置。
【請求項４】成分分析手段は等化手段出力の周波数成分
のレベルと位相を分析して周波数分解能信号を出力し、
制御手段はこれによって等化手段のレベル特性と位相特
性とを制御することを特徴とする請求項１または２記載
の光ディスク装置。
【請求項５】等化手段はＮタップトランスバーサルフィ
ルタにより構成され、制御手段はレベル信号と位相信号
から所定の変換によって前記トランスバーサルフィルタ
の係数ベクトルを出力することを特徴とする請求項４記
載の光ディスク装置。
【請求項６】ラーニング領域は少なくとも３個以上のト
ラックによりなり、既定の３トラックを一単位として学
習動作を実現することを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項７】少なくとも一個のトラックに基本周波数成
分ｆ１とｆ２を持つラーニングパターンが記録され、ｆ
１は最短マーク・スペースの連続に相当し、ｆ２は光ス
ポット径よりも大きいマーク・スペースの連続に相当す
る周波数であることを特徴とする請求項６記載の光ディ
スク媒体。
【請求項８】少なくとも一個のトラックに基本周波数成
分ｆ２を持つラーニングパターンが記録され、ｆ２は光
スポット径よりも大きいマーク・スペースの連続に相当
する周波数であることを特徴とする請求項６記載の光デ
ィスク媒体。
【請求項９】既定の３トラックに各々異なる基本周波数
成分ｆ１，ｆ２，ｆ３が記録されたことを特徴とする請
求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項１０】請求項７或いは９の光ディスク媒体を持
ち、成分分析手段は再生信号のｆ１、ｆ２或いはｆ３の
周波数成分の大きさを分析して、ｆ１、ｆ２成分の比或
いはｆ３、ｆ２成分の比として周波数分解能信号を出力
し、制御手段は前記周波数分解能信号が既定の値となる
ように等化特性を制御することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の光ディスク装置。
【請求項１１】ラーニング領域が内周部と外周部のそれ
ぞれに設けられたことを特徴とする請求項６記載の光デ
ィスク媒体。
【請求項１２】請求項１１記載の光ディスク媒体を持
ち、制御手段は内周部のラーニング領域を再生して得ら
れる等化特性結果と外周部のラーニング領域からの結果
を記憶して、両ラーニング領域に挟まれたデータ領域の
再生時に両者の結果を内挿して等化手段の特性を制御す
ることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク
装置。