(57)【要約】  実施形態によれば、信号処理装置は、第１の信号処理部と、第２の信号処理部と、第３の信号処理部とを備える。第１の信号処理部は、光記録媒体から読み出された再生信号に残留するオフセット成分を抑圧し、第１の信号を得る。第２の信号処理部は、第１の信号に残留する非線形歪成分を抑圧し、第２の信号を得る。第３の信号処理部は、第２の信号に残留する相関雑音成分を抑圧し、第３の信号を得る。
2013136519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体から読み出された再生信号に残留するオフセット成分を抑圧し、第１の信号を得る第１の信号処理部と、
前記第１の信号に残留する非線形歪成分を抑圧し、第２の信号を得る第２の信号処理部と、
前記第２の信号に残留する相関雑音成分を抑圧し、第３の信号を得る第３の信号処理部と
を具備する、信号処理装置。
【請求項２】
前記第２の信号処理部は、ボルテラフィルタを備え、
前記第３の信号処理部は、ＡＲＭＬフィルタを備える、
請求項１の信号処理装置。
【請求項３】
前記第１の信号処理部、前記第２の信号処理部及び前記第３の信号処理部は、適応フィルタであり、
前記第１の信号処理部の制御帯域は、前記第２の信号処理部の制御帯域よりも高く、
前記第２の信号処理部の制御帯域は、前記第３の信号処理部の制御帯域よりも高い、
請求項１の信号処理装置。
【請求項４】
光記録媒体から読み出された再生信号に残留するオフセット成分を抑圧し、第１の信号を得る第１の信号処理部と、
前記第１の信号に残留する非線形歪成分を抑圧し、第２の信号を得る第２の信号処理部と、
前記第２の信号に残留する相関雑音成分を抑圧し、第３の信号を得る第３の信号処理部と
を具備する、情報再生装置。
【請求項５】
前記第２の信号処理部は、ボルテラフィルタを備え、
前記第３の信号処理部は、ＡＲＭＬフィルタを備える、
請求項４の情報再生装置。
【請求項６】
前記第１の信号処理部、前記第２の信号処理部及び前記第３の信号処理部は、適応フィルタであり、
前記第１の信号処理部の制御帯域は、前記第２の信号処理部の制御帯域よりも高く、
前記第２の信号処理部の制御帯域は、前記第３の信号処理部の制御帯域よりも高い、
請求項４の情報再生装置。
【請求項７】
前記光記録媒体は、５以上の情報記録層を備える、請求項４の情報再生装置。
【請求項８】
前記光記録媒体は、情報記録層と、ガイド構造が形成されたサーボ層とを備え、
前記情報記録層に記録されたユーザデータは、前記ガイド構造に基づいて第１のレーザを用いて再生され、
前記サーボ層に記録されたディスクデータは、前記第１のレーザと波長の異なる第２のレーザを用いて再生される、
請求項４の情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、光記録媒体の再生信号に対する信号処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体は、一般に、高密度化及び多層化されるほど大容量のデータを記録できる。他方、記録条件の最適化処理において精度を確保することが困難となる。故に、光記録媒体からの再生信号に残留する非線形雑音成分（例えば、上下非対称成分など）は増大する。再生信号に残留する非線形雑音成分は、ビットエラーを引き起こし、ユーザデータの再生を妨げるおそれがある。典型的には、光記録媒体の再生装置は、再生信号に残留する雑音成分を抑圧するために例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを利用する。しかしながら、ＦＩＲフィルタは線形等化処理を実現するものであり、非線形雑音成分を十分に抑圧することが困難である。【０００３】
従って、再生信号に残留する非線形雑音成分を抑圧するために、再生信号に対する非線形等化処理が求められる。非線形等化処理を実現するために、種々のフィルタが提案されている。例えば、ニューラルネットワークフィルタ、ボルテラフィルタ、ＡＲＭＬ（Ａｕｔｏ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）フィルタ、判定帰還型ＭＬフィルタなどは、非線形等化処理を実現できる。【０００４】
しかしながら、高密度化及び多層化された光記録媒体からの再生信号には、複数の種別の非線形雑音成分が混入している。故に、上記フィルタのいずれかを単独で用いたとしても、非線形雑音成分を十分に抑圧することが困難であると共にフィルタの適応制御を安定的に実施することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４１９９０８号公報
【特許文献２】特許第４１９１３９３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒｙ  ２００９  ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，  “Ｎｅｗ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ３３．４ＧＢ／Ｌａｙｅｒ  ＢＤｓ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、光記録媒体からの再生信号に残留する非線形雑音成分を効果的に抑圧することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、情報再生装置は、第１の信号処理部と、第２の信号処理部と、第３の信号処理部とを備える。第１の信号処理部は、光記録媒体から読み出された再生信号に残留するオフセット成分を抑圧し、第１の信号を得る。第２の信号処理部は、第１の信号に残留する非線形歪成分を抑圧し、第２の信号を得る。第３の信号処理部は、第２の信号に残留する相関雑音成分を抑圧し、第３の信号を得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る情報記録再生装置のうち再生信号処理部を例示するブロック図。
【図２】図１のオフセット抑圧部を例示する図。
【図３】図１のＡＲＭＬフィルタの動作を説明するためのトレリス線図。
【図４】図１のノイズ推定器によって用いられる雑音モデルを例示する図。
【図５】図１のノイズ推定器を例示するブロック図。
【図６Ａ】第１の実施形態に係る情報記録再生装置が読み取り可能な光記録媒体の仕様を例示する図。
【図６Ｂ】第１の実施形態に係る情報記録再生装置の仕様を例示する図。
【図７】第１の比較方式に係る情報記録再生装置のうち再生信号処理部を示すブロック図。
【図８Ａ】第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式を適用した場合のタンジェンシャルチルトに対するチャネルビットエラー率特性を示すグラフ。
【図８Ｂ】第１の比較方式及び提案方式を適用した場合のタンジェンシャルチルトに対するチャネルビットエラー率特性を示すグラフ。
【図９Ａ】第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式を適用した場合の記録パルス幅のずれに対するチャネルビットエラー率特性を示すグラフ。
【図９Ｂ】第１の比較方式及び提案方式を適用した場合の記録パルス幅のずれに対するチャネルビットエラー率特性を示すグラフ。
【図１０Ａ】第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式を適用した場合の記録パワー誤差に対するチャネルビットエラー率特性を示すグラフ。
【図１０Ｂ】第１の比較方式及び提案方式を適用した場合の記録パワー誤差に対するチャネルビットエラー率特性を示すグラフ。
【図１１】第１の比較方式、第２の比較方式、第３の比較方式及び提案方式を適用した場合のタンジェンシャルチルト、記録パルス幅及び記録パワーに関するシステムマージンを示すテーブル。
【図１２Ａ】第２の実施形態に係る情報記録再生装置が読み取り可能な光記録媒体を例示する図。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＡ−Ａ’断面図。
【図１３】第２の実施形態に係る情報記録再生装置が読み取り可能な光記録媒体のサーボ層及び情報記録層を例示する図。
【図１４】第２の実施形態に係る情報記録再生装置が読み取り可能な光記録媒体のサーボ層に形成されるトラックを例示する図。
【図１５】ウォブル変調の説明図。
【図１６】第２の実施形態に係る情報記録再生装置が読み取り可能な光記録媒体のサーボ層に記録されるディスク情報を例示する図。
【図１７】第２の実施形態に係る情報記録再生装置を例示するブロック図。
【図１８】第２の実施形態に係る情報処理装置によって用いられる記録波形を例示する図。
【図１９Ａ】第２の実施形態に係る情報記録再生装置が読み取り可能な光記録媒体の仕様を例示する図。
【図１９Ｂ】第２の実施形態に係る情報記録再生装置の仕様を例示する図。
【図２０Ａ】オフセット抑圧部の制御帯域の性能評価を例示するグラフ。
【図２０Ｂ】ボルテラフィルタの制御帯域の性能評価を例示するグラフ。
【図２０Ｃ】ＡＲＭＬフィルタの入力信号に残留する雑音成分の周波数特性を例示するグラフ。
【図２１Ａ】ボルテラフィルタによる線形フィルタ演算において使用されるタップ数の性能評価を例示するグラフ。
【図２１Ｂ】ボルテラフィルタによる２次フィルタ演算において使用されるタップ数の性能評価を例示するグラフ。
【図２１Ｃ】ボルテラフィルタによる３次フィルタ演算において使用されるタップ数の性能評価を例示するグラフ。
【図２２】ＡＲＭＬフィルタにおいて使用される雑音相関長の性能評価を例示するグラフ。
【図２３Ａ】第２の実施形態に係る情報記録再生装置によって行われるデータ記録処理を例示するフローチャート。
【図２３Ｂ】第２の実施形態に係る情報記録再生装置によって行われるデータ再生処理を例示するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら実施形態の説明が述べられる。尚、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号が付され、重複する説明は基本的に省略される。
【００１１】
（第１の実施形態）  
第１の実施形態に係る情報記録再生装置は、光記録媒体から読み取った再生信号を処理できる。本実施形態に係る情報記録再生装置は、再生信号を処理するために図１に示される再生信号処理部を備えることができる。
【００１２】
図１の再生信号処理部は、光記録媒体からの再生信号に残留する非線形雑音成分を効果的に抑圧する。具体的には、再生信号処理部は、オフセット成分の抑圧処理と、非線形歪成分の抑圧処理と、相関雑音成分の抑圧処理とを順番に実施する。
【００１３】
再生信号処理部は、図１に示されるように、バンドパスフィルタ１００と、オフセットキャンセラ１１０と、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２０と、ＩＴＲ（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）１２１と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）１２２と、ボルテラフィルタ１３０と、タップコントローラ１４０と、ＡＲＭＬフィルタ１５０と、ノイズ推定器１６０と、誤り訂正部１７０とを備える。
【００１４】
バンドパスタフィルタ１００及びオフセットキャンセラ１１０はオフセット抑圧部として機能する。ボルテラフィルタ１３０及びタップコントローラ１４０は、非線形歪抑圧部として機能する。ＡＲＭＬフィルタ１５０及びノイズ推定器１６０は、相関雑音抑圧部として機能する。また、ＩＴＲ１２１及びＰＬＬ１２２は、同期処理部として機能する。
【００１５】
オフセット抑圧部は、入力信号の中心レベルを零に近付ける信号処理を行うことによって、当該入力信号に残留するオフセット成分を抑圧する。  
バンドパスフィルタ１００は、図示しない光記録媒体から読み取られた再生信号を入力する。バンドパスフィルタ１００は、入力した再生信号のうち所望の帯域内の信号成分を通過させ、当該帯域外の信号成分を抑圧する。バンドパスフィルタ１００は、フィルタ処理された信号をオフセットキャンセラ１１０へと出力する。バンドパスフィルタ１００は、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタまたはＦＩＲフィルタを用いて実装可能である。また、バンドパスフィルタ１００は、ハイパスフィルタに置き換えられてもよい。
【００１６】
オフセットキャンセラ１１０は、バンドパスフィルタ１００から信号を入力する。オフセットキャンセラ１１０は、入力信号に残留するオフセット成分を抑圧し、オフセット抑圧された信号をＡＧＣ１２０へと出力する。具体的には、オフセットキャンセラ１１０は、入力信号から当該入力信号のＤＣ成分を減算することによって、当該入力信号のオフセット成分を抑圧することができる。
【００１７】
オフセットキャンセラ１１０は、例えば図２に示されるように、減算器１１１と、加算器１１２と、遅延器１１３と、増幅器１１４及び１１５とを備える。図２のオフセットキャンセラ１１０の制御帯域は、増幅器１１４及び１１５のゲインを介して調整することができる。
【００１８】
減算器１１１は、増幅器１１５からフィードバックされた信号を入力信号から減算することによって出力信号を得る。加算器１１２は、減算器１１１からの出力信号と、増幅器１１４からフィードバックされた信号とを加算し、遅延器１１３へと出力する。
【００１９】
遅延器１１３は、加算器１１２から信号を入力し、遅延を与える。遅延器１１３は、遅延された信号を増幅器１１４及び１１５へと出力する。増幅器１１４は、遅延器１１３から遅延された信号を入力し、ゲインに応じて振幅を調整してから加算器１１２へとフィードバックする。増幅器１１５は、遅延器１１３から遅延された信号を入力し、ゲインに応じて振幅を調整してから減算器１１１へとフィードバックする。
【００２０】
ＡＧＣ１２０は、オフセット抑圧部からオフセット抑圧された信号を入力する。ＡＧＣ１２０は、入力信号の振幅が所望の値に近づくように、その振幅を自動的に調整する。ＡＧＣ１２０は、振幅調整された信号を同期処理部へと出力する。
【００２１】
同期処理部は、ＡＧＣ１２０から振幅調整された信号を入力する。同期処理部は、入力信号における周波数の時間的な変動を調整する。同期処理部は、同期処理された信号を非線形歪抑圧部へと出力する。
【００２２】
非線形歪抑圧部のうちボルテラフィルタ１３０は、入力信号に残留する非線形歪成分（例えば、波形の上下非対称性など）を抑圧する。更に、非線形歪抑圧部のうちタップコントローラ１４０は、ボルテラフィルタ１３０のタップ係数を動的に更新する。故に、入力信号に残留する非線形歪成分が時間的に変動しても、非線形歪抑圧部は安定的に非線形歪成分を抑圧することができる。前述の通り、非線形歪抑圧部はオフセット抑圧された信号を入力する。故に、オフセット成分に起因する波形のずれが上下非対称成分として誤って抑圧される事態を防止できる。また、非線形歪抑圧部のボルテラフィルタ１３０の制御帯域をオフセット抑圧部の制御帯域を低く設定することにより、ボルテラフィルタ１３０を安定的に適応制御することが可能となる。
【００２３】
ボルテラフィルタ１３０は、同期処理部から同期処理された信号を入力する。ボルテラフィルタ１３０は、入力信号に対してボルテラフィルタ処理を行い、フィルタ処理された信号をタップコントローラ１４０及び相関雑音抑圧部へと出力する。ボルテラフィルタ１３０は、例えば図１に示されるように、１次項のためのフィルタ演算器１３１と、２次項のためのフィルタ演算器１３２と、３次項のためのフィルタ演算器１３３とを備えることができる。即ち、図１のボルテラフィルタ１３０は、３次のフィルタ処理を行うことができる。具体的には、ボルテラフィルタ１３０は、下記数式（１）に示されるフィルタ処理を行うことができる。
【数１】
2013136519.tif 000003
【００２４】
数式（１）において、右辺第１項は１次フィルタ演算（即ち、線形フィルタ演算）を表し、右辺第２項は２次フィルタ演算を表し、右辺第３項は３次フィルタ演算を表す。尚、数式（１）によれば、線形フィルタ演算は、通常のＦＩＲフィルタ処理に相当する。数式（１）のフィルタ処理によれば、２次歪成分（例えば、波形の上下非対称性）に加えてより高次の歪成分を抑圧することができる。
【００２５】
数式（１）において、ｘ（ｔ）はボルテラフィルタ１３０の入力信号を表し、ｙ（ｔ）はボルテラフィルタ１３０の出力信号を表す。また、ｈ１は線形フィルタ演算のためのタップ係数を表し、ｈ２は２次フィルタ演算のためのタップ係数を表し、ｈ３は３次フィルタ演算のためのタップ係数を表す。ｔは、サンプルタイミングを表す。ｔ’及びｔ’’は、２次フィルタ演算及び３次フィルタ演算に関する遅延が補償されたサンプルタイミングを表す。ｉは線形フィルタ演算においてタップ番号を特定する変数であり、Ｉは線形フィルタ演算におけるタップ長を表す。ｊ，ｋは２次フィルタ演算においてタップ番号を特定する変数であり、Ｊ，Ｋは２次フィルタ演算におけるタップ長を表す。尚、Ｊ，Ｋは、同一の値であってもよいし、相異なる値であってもよい。ｆ，ｇ，ｈは３次フィルタ演算においてタップ番号を特定する変数であり、Ｆ，Ｇ，Ｈは３次フィルタ演算においてタップ長を表す。Ｆ，Ｇ，Ｈは、同一の値であってもよいし、相異なる値であってもよい。尚、ボルテラフィルタ１３０が使用するタップ係数（＝ｈ１，ｈ２，ｈ３）は、タップコントローラ１４０によって動的に更新される。
【００２６】
タップコントローラ１４０は、ボルテラフィルタ１３０が使用するタップ係数を更新する。タップコントローラ１４０は、更新されたタップ係数をボルテラフィルタ１３０へと逐次出力する。タップコントローラ１４０は、例えば図１に示されるように、線形フィルタ演算のためのタップ係数算出器１４１と、２次フィルタ演算のためのタップ係数算出器１４２と、３次フィルタ演算のためのタップ係数算出器１４３とを備えることができる。タップコントローラ１４０は、具体的には、下記数式（２）に従ってタップ係数を更新する。
【数２】
2013136519.tif 000004
【００２７】
数式（２）において、μ１は線形フィルタ演算のためのステップサイズパラメータを表し、μ２は２次フィルタ演算のためのステップサイズパラメータを表し、μ３は３次フィルタ演算のためのステップサイズパラメータを表す。尚、ボルテラフィルタ１３０の制御帯域は、ステップサイズパラメータを介して調整できる。
【００２８】
また、数式（２）において、ｅ（ｔ）＝ｄ（ｔ）−ｙ（ｔ）であり、ｄ（ｔ）は復号結果とＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）クラスとに基づいて算出される理想信号レベルを表す。数式（２）はＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法に基づいている。但し、タップコントローラ１４０は、ＬＭＳ以外の技法に基づいてタップ係数を更新してもよい。
【００２９】
相関雑音抑圧部のうちノイズ推定器１６０は、ＡＲ（Ａｕｔｏ−Ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ）モデルに基づいて、入力信号に残留する相関雑音成分を推定する。相関雑音抑圧部のうちＡＲＭＬフィルタ１５０は、入力信号に残留する相関雑音成分を抑圧する。
【００３０】
後述されるように、ノイズ推定器１６０は、過去に入力信号に混入した白色雑音が相関雑音成分に変換されて入力信号に加算されるという仮定に基づいている。故に、入力信号において有色雑音としての非線形歪成分が十分に抑圧されていなければ、ノイズ推定器１６０による相関雑音成分の推定精度が劣化し、結果的にＡＲＭＬフィルタ１５０が有効に機能しないおそれがある。しかしながら、相関雑音抑圧部は非線形歪が抑圧された信号を入力する。故に、相関雑音成分の推定において非線形歪成分が悪影響を及ぼす事態を防止できる。
【００３１】
また、相関雑音抑圧部のＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域を非線形歪抑圧部のボルテラフィルタ１３０の制御帯域に比べて低く設定することにより、ＡＲＭＬフィルタ１５０を安定的に適応制御することができる。
【００３２】
ＡＲＭＬフィルタ１５０は、ＡＲモデルで表現された相関雑音を効果的に抑圧できるＭＬフィルタである。ＡＲモデルにおいて、雑音の自己相関が仮定される。具体的には、ＡＲＭＬフィルタ１５０は、線形な白色雑音ではなく、入力信号のパターン毎に強度が異なり、かつ、時間的な相関性を持つ有色雑音を対象に等化を行う。故に、入力信号にパターン依存性のある雑音成分や時間的な相関性を持つ雑音成分が残留していたとしても、ＡＲＭＬフィルタ１５０は係る雑音成分を効果的に抑圧できる。
【００３３】
ＭＬフィルタは、ビタビアルゴリズム、ＢＣＪＲ（Ｂａｈｌ−Ｃｏｃｋｅ−Ｊｅｌｉｎｅｋ−Ｒａｖｉｖ）アルゴリズム、ＭＬＭ（Ｍａｘ−Ｌｏｇ−Ｍａｐ）アルゴリズムまたはＳＯＶＡ（Ｓｏｆｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｖｉｔｅｒｂｉ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などに基づいて実現される。例えば、ＭＬフィルタの後段において硬判定結果（即ち、１または０の２値データ）に対する誤り訂正処理（例えば、リードソロモン符号の復号処理）が行われる場合には、ＭＬフィルタは硬判定結果を出力するアルゴリズム（例えば、ビタビ等化アルゴリズム）に基づいて構成される。他方、ＭＬフィルタの後段において軟判定結果に対する誤り訂正処理（例えば、ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号の復号処理）が行われる場合には、ＭＬフィルタは軟判定結果を出力するアルゴリズム（例えば、ＢＣＪＲアルゴリズム、ＭＬＭアルゴリズムまたはＳＯＶＡアルゴリズム）に基づいて構成される。
【００３４】
ＡＲＭＬフィルタ１５０は、ブランチ毎にメトリックと呼ばれる尤度指標を計算し、当該メトリックに基づいて最も確からしいパスを判定することによって、再生信号の硬判定結果または軟判定結果を得る。ＡＲＭＬフィルタ１５０は、再生信号の硬判定結果または軟判定結果をノイズ推定器１６０及び誤り訂正部１７０へと出力する。
【００３５】
ここで、ブランチとは所与の時刻のステートから次の時刻のステートへの遷移を指しており、ブランチ毎に理想信号を導出することができる。パスとは所与の時刻のステートに至るまでに通過した１以上のブランチを連結したものである。ステートは、例えば図３に示されるように、所与の時刻とその１つ前の時刻とにおいて発生可能なデータパターン毎に定義される。例えば、ステート＝（０，０）に注目すると、ステート＝（０，０）へのブランチＭ１と、ステート＝（０，１）へのブランチＭ２とが存在する。同様に、ステート（１，１）に注目すると、ステート（１，０）へのブランチＭ７とステート（１，１）へのブランチＭ８とが存在する。例えばビタビアルゴリズムによれば、パスを構成するブランチのメトリックが積算され、メトリック積算値の最も小さいパスが最も確からしいと評価される。
【００３６】
ＭＬフィルタにおけるメトリックは、例えば下記数式（３）に従って計算できる。  
【数３】
2013136519.tif 000005
【００３７】
数式（３）においてωは、ブランチを特定する変数を表す。即ち、Ｍωはブランチ＝ωのメトリックである。数式（３）によれば、メトリックは、ブランチに対応する確率密度関数＝ＰＤＮｏｒｍωを対数化したものである。そして、この確率密度関数は、白色雑音の標準偏差＝σと、ブランチ＝ωに対応する理想信号＝ｓωと、理想信号からのオフセット誤差＝ｍωと、入力信号＝ｙとに基づいて計算することができる。
【００３８】
他方、ＡＲＭＬフィルタ１５０は、メトリックを下記数式（４）に従って計算できる。  
【数４】
2013136519.tif 000006
【００３９】
数式（４）において、Ｍ［ＡＲ］ωはブランチ＝ωのメトリックを表す。Ｌは雑音相関長を表し、ｗωはブランチ＝ωに対応する雑音の相関係数セットを表す。数式（４）によれば、ＡＲＭＬフィルタ１５０は、ブランチ＝ωに対応する白色雑音の標準偏差＝σωと、ブランチ＝ωに対応する理想信号ｓωと、理想信号からのオフセット誤差＝ｍωと、入力信号＝ｙと、雑音の相関係数セット＝ｗωとに基づいてメトリックを計算できる。尚、オフセット誤差、白色雑音の標準偏差及び雑音の相関係数セットは、ノイズ推定器１６０によって推定される。
【００４０】
ノイズ推定器１６０は、図４に例示される雑音モデルに基づいて、ブランチ＝ω毎に、オフセット誤差ｍωと、白色雑音の標準偏差σωと、雑音の相関係数セットｗωとを推定する。具体的には、ノイズ推定器１６０は、入力信号＝ｄｋに対して図４の雑音モデルに従って発生した雑音が混入して再生信号＝ｙｋが得られたという仮定に基づいて、オフセット誤差と、白色雑音の標準偏差と、雑音の相関係数セットとを推定する。図４の雑音モデルによれば、ブランチ＝ωに対応する理想信号＝ｓω毎に異なるオフセット誤差ｍωが加算される。また、図４の雑音モデルによれば、白色雑音を起源として、サンプル間で相関性のある雑音が発生している。即ち、過去に混入した白色雑音が、ブランチ＝ω毎に異なる雑音の相関係数セット＝ｗωによって相関雑音に変換されて入力信号に加算される。
【００４１】
図４の雑音モデルによれば、再生信号＝ｙｋ及び理想信号＝ｓωに基づいて、オフセット誤差ｍω、白色雑音の標準偏差σω及び雑音の相関係数セットｗωを数学的に算出することが可能となる。ノイズ推定器１６０は、非線形歪抑圧部からの出力信号（即ち、ボルテラフィルタ１３０によってフィルタ処理された信号）を上記再生信号＝ｙｋとして入力し、ＡＲＭＬフィルタ１５０からの出力信号をＰＲチャネル等化することによって得られる信号を上記理想信号＝ｓωとして利用する。
【００４２】
例えば、ノイズ推定器１６０は、図５に示されるように、２値化器１６１と、ＰＲチャネルフィルタ１６２と、減算器１６３と、セレクタ１６４と、ブランチ＝ω毎の算出器セットとを備える。  
２値化器１６１は、ＡＲＭＬフィルタ１５０からの出力信号を２値化し、ＰＲチャネルフィルタ１６２へと出力する。尚、ＡＲＭＬフィルタ１５０が２値信号（即ち、硬判定結果）を出力する場合には、２値化器１６１は不要である。
【００４３】
ＰＲチャネルフィルタ１６２は、２値化器１６１（或いはＡＲＭＬフィルタ１５０）から２値信号を入力する。ＰＲチャネルフィルタ１６２は、２値信号に対してＰＲクラスに応じたフィルタ処理を行い、理想信号を生成する。例えば、信号処理において採用されるＰＲクラスが１２２２１であるならば、ＰＲチャネルフィルタ１６２はタップ係数［１，２，２，２，１］を用いるＦＩＲフィルタによって実装できる。ＰＲチャネルフィルタ１６２は、理想信号を減算器１６３へと出力する。
【００４４】
減算器１６３は、非線形雑音抑圧部の出力信号を再生信号として入力し、ＰＲチャネルフィルタ１６２から理想信号を入力する。減算器１６３は、再生信号から理想信号を減算し、差分信号（即ち、雑音成分）をセレクタ１６４へと出力する。
【００４５】
セレクタ１６４は、ＡＲＭＬフィルタ１５０によって判定されたブランチ＝ωを参照し、減算器１６３からの差分信号を当該ブランチに対応する算出器セットへと出力する。差分信号が与えられた算出器セットは、図４の雑音モデルに基づいて、ブランチ＝ωに対応する、オフセット誤差ｍω、白色雑音の標準偏差σω及び雑音の相関係数セットｗωを算出する。算出されたオフセット誤差ｍω、白色雑音の標準偏差σω及び雑音の相関係数セットｗωは、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を経由してＡＲＭＬフィルタ１５０内のメトリック算出部（図示されない）へと出力される。
【００４６】
尚、ノイズ推定器１６０は、例えば、雑音パラメータ（即ち、算出されたオフセット誤差ｍω、白色雑音の標準偏差σω及び雑音の相関係数セットｗω）を算出するために参照される入力信号のサンプル数、ＬＰＦの帯域などを介して、ＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域を調整できる。また、ノイズ推定器１６０は、図５に例示されるように雑音パラメータを逐次更新してもよいし、これと異なるやり方で雑音パラメータを更新してもよい。具体的には、ノイズ推定器１６０は、入力信号の一部をトレーニング部分として利用して雑音パラメータの初期値を算出し、当該初期値を次の更新タイミングまで継続使用してもよい。この場合には、ノイズ推定器１６０は、更新タイミングの周期を介してＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域を調整できる。
【００４７】
誤り訂正部１７０は、ＡＲＭＬフィルタ１５０から再生信号の硬判定結果または軟判定結果を入力する。誤り訂正部１７０は、データ記録時に施されたインタリーブ処理に対応するデインタリーブ処理を行う。それから、誤り訂正部１７０は、データ記録時に施された誤り訂正符号化（例えば、リードソロモン符号化、ＬＤＰＣ符号化など）に対応する誤り訂正復号を行うことにより、再生データを得る。誤り訂正部１７０によって得られた再生データは外部に出力される。
【００４８】
本実施形態に係る情報記録再生装置は、例えば図６Ａに示される仕様を満足する光記録媒体からデータを再生できる。図６Ａの仕様によれば、情報記録層タイプは追記型であり、チャネルビット長は５５．８７［ｎｍ］であり、トラックピッチは０．３２［μｍ］である。各情報記録層におけるデータの記録容量は３３．４ＧＢであり、各情報記録層における反射率は２％程度であり、データは１７変調方式によって変調された状態で記録される。
【００４９】
他方、本実施形態に係る情報記録再生装置は、例えば図６Ｂに示される仕様を満足する。図６Ｂの仕様によれば、対物レンズのＮＡは０．８５であり、データの記録再生に用いられるレーザの波長は４０５［ｎｍ］であり、再生パワーは１．２［ｍＷ］である。信号処理において採用されるＰＲクラスは１２２２１であり、チャネルビットレートは１３２Ｍｂｐｓである。ボルテラフィルタ１３０の次数は３であり、線形フィルタ演算のタップ数は１３であり、２次フィルタ演算のタップ数は１３×１３であり、３次フィルタ演算のタップ数は７×７×７である。ＡＲＭＬフィルタ１５０において相関雑音長（＝Ｌ）は２ビットに設定される。
【００５０】
以降、実験の結果を参照しながら本実施形態に係る情報記録再生装置の効果が説明される。尚、本実験において用いられた光記録媒体は、図６Ａに示される仕様を満たす。  
本実験において本実施形態に対する比較方式（便宜的に第１の比較方式と称される）が用意された。第１の比較方式に係る情報記録再生装置は、図７に示される再生信号処理部を備える。図７の再生信号処理部は、バンドパスフィルタ２０１と、オフセットキャンセラ２０２と、ＡＧＣ２０３と、ＩＴＲ２０４と、ＰＬＬ２０５と、ＦＩＲフィルタ２０６と、タップコントローラ２０７と、ＭＬフィルタ２０８と、参照レベル検出器２０９と、誤り訂正部２１０とを備える。
【００５１】
図７の再生信号処理部は、非線形雑音成分を抑圧するための機能部において図１の再生信号処理部と異なる。具体的には、図１の非線形歪抑圧部は、図７のＦＩＲフィルタ２０６及びタップコントローラ２０７に置き換えられている。また、図１の相関雑音抑圧部は、図７のＭＬフィルタ２０８及び参照レベル算出器２０９に置き換えられている。他方、図７のバンドパスフィルタ２０１、オフセットキャンセラ２０２、ＡＧＣ２０３、ＩＴＲ２０４、ＰＬＬ２０５及び誤り訂正部２１０は、図１のバンドパスフィルタ１００、オフセットキャンセラ１１０、ＡＧＣ１２０、ＩＴＲ１２１、ＰＬＬ１２２及び誤り訂正部１７０に相当する。
【００５２】
ＦＩＲフィルタ２０６は、タップコントローラ２０７から与えられるタップ係数を用いて入力信号に対してＦＩＲフィルタ処理を行う。ＭＬフィルタ２０８は、ＡＲモデルに基づく雑音成分を考慮しない点でＡＲＭＬフィルタ１５０と異なる。参照レベル算出器２０９は、上記数式（３）に示されるブランチ＝ωに対応する理想信号からのオフセット誤差＝ｍωを算出し、ＭＬフィルタ２０８へと出力する。
【００５３】
本実験では、更に、第１の比較方式においてＭＬフィルタ２０８及び参照レベル算出器２０９を図１の相関雑音抑圧部に置き換えたもの（便宜的に第２の比較方式と称される）と、第１の比較方式においてＦＩＲフィルタ２０６及びタップコントローラ２０７を図１の非線形歪抑圧分に置き換えたもの（第３の比較方式と称される）とが用意された。
【００５４】
図８Ａ及び図８Ｂは、タンジェンシャルチルトに対するチャネルビットエラー率特性の実験結果を示す。図８Ａには、第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式の実験結果が描かれている。ここで、タンジェンシャルチルトとは、光記録媒体の再生時における当該光記録媒体の接線方向の傾き［ｄｅｇｒｅｅ］を意味する。
【００５５】
図８Ａによれば、第２の比較方式及び第３の比較方式は、第１の比較方式に比べて必ずしも良好な特性を示さなかった。換言すれば、第１の比較方式に対して図１の非線形歪抑圧部及び相関雑音抑圧部の一方のみを導入したとしても、図６Ａに示される仕様を満足する光記録媒体に対して良好な特性を安定的に達成することは困難である。
【００５６】
他方、図８Ｂには、第１の比較方式の実験結果に加えて提案方式（即ち、本実施形態に係る情報記録再生装置）の実験結果が描かれている。図８Ｂによれば、提案方式は広範囲に亘って第１の比較方式よりも良好な特性を達成した。よって、少なくともタンジェンシャルチルトに関して、提案方式は図６Ａに示される仕様を満足する光記録媒体に対して良好な特性を安定的に達成できる。
【００５７】
図９Ａ及び図９Ｂは、記録パルス幅のずれに対するチャネルビットエラー率特性の実験結果を示す。図９Ａには、第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式の実験結果が描かれている。ここで、記録パルス幅のずれとは、光記録媒体への記録時における記録パルス幅の最適値からのずれ［Ｔ］を意味する。一般に、記録パルス幅が最適値からずれると、光記録媒体に記録されるマークサイズが変化する。この変化は、再生信号において非線形雑音成分を発生させる要因となる。
【００５８】
図９Ａによれば、第２の比較方式及び第３の比較方式は、第１の比較方式に比べて必ずしも良好な特性を示さなかった。換言すれば、第１の比較方式に対して図１の非線形歪抑圧部及び相関雑音抑圧部の一方のみを導入したとしても、図６Ａに示される仕様を満足する光記録媒体に対して良好な特性を安定的に達成することは困難である。
【００５９】
他方、図９Ｂには、第１の比較方式の実験結果に加えて提案方式の実験結果が描かれている。図９Ｂによれば、提案方式は広範囲に亘って第１の比較方式よりも良好な特性を達成した。よって、少なくとも記録パルス幅に関して、提案方式は図６Ａに示される仕様を満足する光記録媒体に対して良好な特性を安定的に達成できる。
【００６０】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、記録パワー誤差に対するチャネルビットエラー率特性の実験結果を示す。図１０Ａには、第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式の実験結果が描かれている。ここで、記録パワー誤差とは、光記録媒体への記録時における記録パワーの最適値に対する誤差［％］を意味する。一般に、記録パワーが最適値からずれると、光記録媒体に記録されるマークサイズが変化する。この変化は、再生信号において非線形雑音成分を発生させる要因となる。
【００６１】
図１０Ａによれば、第２の比較方式及び第３の比較方式は、第１の比較方式に比べて必ずしも良好な特性を示さなかった。換言すれば、第１の比較方式に対して図１の非線形歪抑圧部及び相関雑音抑圧部の一方のみを導入したとしても、図６Ａに示される仕様を満足する光記録媒体に対して良好な特性を安定的に達成することは困難である。
【００６２】
他方、図１０Ｂには、第１の比較方式の実験結果に加えて提案方式の実験結果が描かれている。図１０Ｂによれば、提案方式は広範囲に亘って第１の比較方式よりも良好な特性を達成した。よって、少なくとも記録パワーに関して、提案方式は図６Ａに示される仕様を満足する光記録媒体に対して良好な特性を安定的に達成できる。
【００６３】
図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂに示される実験結果から、各方式の各記録再生条件に関するシステムマージンが図１１に示されるように評価できる。システムマージンは、各種記録条件について許容可能な誤差に相当する。即ち、各種記録条件についての誤差に応じて再生特性は劣化するが、当該誤差がシステムマージンに収まっていれば誤り訂正処理などによって正しい再生データを得ることが可能である。
【００６４】
図１１のシステムマージンを見積もるための閾値として、チャネルビットエラー率＝１．０Ｅ−４が用いられた。この閾値は、誤り訂正部１７０に適用されることが想定される誤り訂正符号方式の訂正能力を考慮すれば妥当な値である。図１１によると、提案方式は、いずれの記録再生条件に関しても第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式に比べて大きなシステムマージンを確保できる。
【００６５】
特に、記録パワーに関して言及すると、第１の比較方式、第２の比較方式及び第３の比較方式のマージンはいずれも２５〜２６％程度であったのに対して提案方式のマージンは８ポイント以上高い３４％であった。尚、光記録媒体における記録パワーのマージンは、一般的に２０〜２５％程度である。
【００６６】
前述のように、本実施形態に係る情報記録再生装置において種々の信号処理パラメータが設定可能である。具体的には、雑音抑圧部の制御帯域、ボルテラフィルタ１３０において使用されるタップ数及びボルテラフィルタ１３０の制御帯域、ＡＲＭＬフィルタ１５０において使用される雑音相関長、ＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域などが設定可能な信号処理パラメータとして用意される。以降、これらパラメータの設定例が言及される。
【００６７】
図２０Ａは、本実施形態に係る情報記録再生装置におけるオフセット抑圧部の制御帯域を変化させた場合のｉ−ＭＬＳＥの測定値が示されている。図２０Ａにおいて、横軸はオフセット抑圧部の制御帯域を表し、縦軸はｉ−ＭＬＳＥを表している。ｉ−ＭＬＳＥは、非特許文献１に開示される性能評価指標である。ｉ−ＭＬＳＥが小さいほど、等化された信号に残留する雑音成分が小さく、データを安定的に再生可能であると評価することができる。図２０Ａによれば、オフセット抑圧部の制御帯域は概ね１５ｋＨｚから２５ｋＨｚの間の範囲で設定されることが好ましい。
【００６８】
図２０Ｂは、本実施形態に係る情報記録再生装置におけるボルテラフィルタ１３０における処理サンプル数の増加に対するｉ−ＭＬＳＥの変化を示す。図２０Ｂでは比較のために、ステップサイズパラメータを段階的に小さく設定することにより条件１−７が用意された。即ち、条件１のステップサイズパラメータが最も大きく、条件７のステップサイズパラメータが最も小さい。
【００６９】
一般に、タップコントローラ１４０がタップ係数を適応制御するので、処理サンプル数の増大に伴ってｉ−ＭＬＳＥは良好な値へと次第に収束する。そして、収束するまでに必要とされる処理サンプル数（換言すれば、時間）は、制御帯域が高いほど（即ち、ステップサイズパラメータが大きいほど）小さい。
【００７０】
条件３−７に関して言及すると、処理サンプル数の増大に伴ってｉ−ＭＬＳＥは良好な値へと次第に収束している。また、ステップサイズパラメータが小さい条件ほど収束するまでに要する処理サンプル数が大きい。しかしながら、ステップサイズパラメータを過剰に大きくすることは必ずしも好ましくない。条件１−２に関して言及すると、処理サンプル数が増大してもｉ−ＭＬＳＥは改善せずに寧ろ若干悪化している。
【００７１】
以上の結果を考慮すると、条件３−７のうちステップサイズパラメータの大きいものを参考にして、ボルテラフィルタ１３０の制御帯域を設定することが好ましい。例えば、条件４の下では、処理サンプル数が概ね２×１０６に達した時に、ｉ−ＭＬＳＥが良好な値に収束している（換言すれば、タップ係数の適応制御が収束している）。チャネルビットレート＝１３２Ｍｂｐｓとすると、２×１０６のサンプルは１．５ｍｓｅｃの時間に相当する。即ち、条件４の下でのボルテラフィルタ１３０の制御帯域は０．７ｋＨｚ程度となる。図２０Ｂによれば、ボルテラフィルタ１３０の制御帯域は概ね０．７ｋＨｚ以下の範囲で設定されることが好ましい。
【００７２】
図２０Ｃは、本実施形態に係る情報記録再生装置におけるノイズ推定器１６０において推定されたあるパターンの雑音成分の周波数特性を示している。この周波数特性によると１００Ｈｚから低域側（概ね６０Ｈｚ付近）に大きな盛り上がりが出現している。また、２００Ｈｚから高域側には断続的に複数の大きな盛り上がりが出現している。１００Ｈｚから低域側の雑音成分は、ＡＲＭＬフィルタ１５０の適応制御によって抑圧されるべきものである。他方、２００Ｈｚから高域側の雑音成分はノイズ推定器１６０による推定のばらつきに起因する成分である。故に、ＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域は例えば３００Ｈｚよりも低く設定されることが好ましい。
【００７３】
図２１Ａは、本実施形態に係る情報記録再生装置におけるボルテラフィルタ１３０の線形フィルタ演算において使用されるタップ数を変化させた場合のｉ−ＭＬＳＥの測定値を示す。図２１Ａによれば、概ね７以上１１以下の範囲ではタップ数の増加に伴ってｉ−ＭＬＳＥが改善するものの、１１以上の範囲ではｉ−ＭＬＳＥの改善幅が小さい。故に、ボルテラフィルタ１３０の線形フィルタ演算において使用されるタップ数は、１１以上であることが好ましい。
【００７４】
図２１Ｂは、本実施形態に係る情報記録再生装置におけるボルテラフィルタ１３０の２次フィルタ演算において使用されるタップ数を変化させた場合のｉ−ＭＬＳＥの測定値を示す。図２１Ｂによれば、概ね１１２以下の範囲ではタップ数の増加に伴ってｉ−ＭＬＳＥが改善するものの、１１２以上の範囲ではｉ−ＭＬＳＥの改善幅が小さい。故に、ボルテラフィルタ１３０の２次フィルタ演算において使用されるタップ数は、１１２以上であることが好ましい。
【００７５】
図２１Ｃは、本実施形態に係る情報記録再生装置におけるボルテラフィルタ１３０の３次フィルタ演算において使用されるタップ数を変化させた場合のｉ−ＭＬＳＥの測定値を示す。図２１Ｃによれば、概ね５３以下の範囲ではｉ−ＭＬＳＥの改善幅が小さい。故に、ボルテラフィルタの３次フィルタ演算において使用されるタップ数は、５３以上であることが好ましい。
【００７６】
図２２は、光記録媒体のマークジッタの変化に対する本実施形態に係る情報記録再生装置におけるＡＲＭＬフィルタ１５０の出力信号にチャネルビットエラー率の変化を示している。図２２では比較のために、ＡＲＭＬフィルタ１５０において使用される雑音相関長を０ビット、１ビット、２ビット及び３ビットに設定した場合の結果が描かれている。図２３によれば、雑音相関長が１ビットの場合には、雑音相関長が０ビットの場合（即ち、ＡＲＭＬフィルタ１５０が通常のＭＬフィルタに相当する場合）に比べてチャネルビットエラー率が劣化している。他方、雑音相関長を２ビットに増大させると、チャネルビットエラー率が大きく改善している。尚、雑音相関長が２ビットの場合と３ビットの場合とではチャネルビットエラー率に大きな差異は見られない。従って、ＡＲＭＬフィルタ１５０において使用される雑音相関長は、２ビット以上であることが好ましい。
【００７７】
図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ｃ、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２１Ｃ及び図２２を考慮すると、種々の信号処理パラメータは以下に例示される値に設定されてよい。  
オフセット抑圧部の制御帯域は２０ｋＨｚに設定され、ボルテラフィルタ１３０の制御帯域は０．７ｋＨｚに設定され、ＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域は２００ｋＨｚ以下に設定される。尚、この設定によれば、オフセット抑圧部、ボルテラフィルタ１３０及びＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域が順番に低くなるので、ボルテラフィルタ１３０及びＡＲＭＬフィルタ１５０を安定的に適応制御することができる。ボルテラフィルタ１３０の線形フィルタ演算において使用されるタップ数は１３に設定され、２次フィルタ演算において使用されるタップ数は１３×１３に設定され、３次フィルタ演算において使用されるタップ数は７×７×７に設定される。ＡＲＭＬフィルタ１５０において使用される雑音相関長は２ビットに設定される。
【００７８】
以上説明したように、第１の実施形態に係る情報記録再生装置は、再生信号に対してオフセット抑圧と、非線形歪抑圧と、相関雑音抑圧とを順番に適用する。従って、この情報記録再生装置によれば、光記録媒体から読み出された再生信号に残留する非線形雑音成分が効果的に抑圧され、光記録媒体から安定的にデータを再生することができる。また、この情報記録再生装置によれば、種々の記録再生条件について大きなシステムマージンを確保することができる。
【００７９】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態に係る情報記録再生装置は、図１７に示されるように、ＰＵＨ（Ｐｉｃｋ  Ｕｐ  Ｈｅａｄ）３００と、サーボ処理回路３２０と、信号処理回路３４０とを備える。図１７の情報記録再生装置は、サーボ層を備え、かつ、情報記録層が多層化された光記録媒体に対してデータを記録再生できる。尚、図１７において、実線矢印は電気信号の流れを表しており、一点鎖線は青色レーザ（情報記録層用のレーザ）の流れを表しており、破線矢印は赤色レーザ（サーボ層用のレーザ）の流れを表している。
【００８０】
ＰＵＨ３００は、サーボ層用のレーザ及び情報記録層用のレーザを発生する。ＰＵＨ３００は、レーザの一部を光記録媒体に照射し、残部を電気信号の形式でサーボ処理回路３２０へと出力する。また、ＰＵＨ３００は、光記録媒体からの戻り光を電気信号の形式でサーボ処理回路３２０へと出力する。
【００８１】
ＰＵＨ３００は、赤色レーザダイオード（ＬＤ）３０１と、青色ＬＤ３０２と、光学系３０３と、赤色レーザ用フロントモニタ３０４と、青色レーザ用フロントモニタ３０５と、赤色レーザ用収差補正機構３０６と、青色レーザ用収差補正機構３０７と、対物レンズ３０８と、対物レンズ駆動機構３０９と、赤色レーザ用受光素子３１０と、青色レーザ用受光素子３１１と、赤色レーザ用駆動回路３１２と、青色レーザ用駆動回路３１３とを備える。
【００８２】
ＬＤ３０１は、サーボ層用の赤色レーザの光源である。赤色レーザの波長は６５０ｎｍ程度である。レーザ駆動回路３１２は、後述されるパワー制御回路３２１からの制御信号に従って、ＬＤ３０１が発生するレーザの強度を制御する。ＬＤ３０２は、情報記録層用の青色レーザの光源である。青色レーザの波長は４０５ｎｍ程度である。レーザ駆動回路３１３は、後述されるパワー制御回路３２３及びパルス変調回路３２４からの制御信号に従って、ＬＤ３０２が発生するレーザの強度を制御する。尚、レーザ駆動回路３１２及び３１３は、ＬＤ３０１及び３０２を同時に点灯できる。
【００８３】
ＬＤ３０１が点灯中に発生する赤色レーザは、光学系３０３に入射する。光学系３０３は、赤色レーザをフロントモニタ用の光と媒体照射用の光とに分割する。フロントモニタ用の光はフロントモニタ３０４へと集光され、媒体照射用の光は収差補正機構３０６及び対物レンズ３０８を経由して光記録媒体のサーボ層へと集光される。そして、サーボ層からの戻り光は、対物レンズ３０８、収差補正機構３０６及び光学系３０３を経由して受光素子３１０へと導かれる。受光素子３１０は、受け取った光を電気信号に変換して後述されるフォーカス制御回路３２５、トラッキング制御回路３２６及びプリアンプ３２７へと出力する。
【００８４】
フロントモニタ３０４は、フロントモニタ用の光を電気信号に変換してパワー制御回路３２１へと出力する。収差補正機構３０６は、後述される収差制御回路３３３からの制御信号に基づいて、自己を通過するレーザ光（媒体照射用の光及びサーボ層からの戻り光）に種々の収差（例えば、球面、非点、コマ）を与えることによって、波面収差を制御する。また、収差補正機構３０６は、フォーカス制御回路３２５からのフォーカス誤差信号に基づいて、赤色レーザの集光スポットを所望のサーボ層にフォーカスする。
【００８５】
ＬＤ３０２が点灯中に発生する青色レーザは、光学系３０３に入射する。光学系３０３は、青色レーザをフロントモニタ用の光と媒体照射用の光とに分割する。フロントモニタ用の光はフロントモニタ３０５へと集光され、媒体照射用の光は収差補正機構３０７及び対物レンズ３０８を経由して光記録媒体の情報記録層へと集光される。そして、情報記録層からの戻り光は、対物レンズ３０８、収差補正機構３０７及び光学系３０３を経由して受光素子３１１へと導かれる。受光素子３１１は、受け取った光を電気信号に変換して後述されるフォーカス制御回路３２９、トラッキング制御回路３３０及びプリアンプ３３１へと出力する。
【００８６】
フロントモニタ３０５は、フロントモニタ用の光を電気信号に変換してサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ）３２２へと出力する。収差補正機構３０７は、後述される収差制御回路３３４からの制御信号に基づいて、自己を通過するレーザ光（媒体照射用の光及びサーボ層からの戻り光）に種々の収差（例えば、球面、非点、コマ）を与えることによって、波面収差を制御する。
【００８７】
対物レンズ３０８は、対物レンズ駆動機構３０９によって、フォーカス方向またはトラッキング方向に駆動されたり、チルト状態が制御されたりする。  
対物レンズ駆動機構３０９は、光記録媒体に対するデータ記録時に、トラッキング制御回路３２６からトラッキング誤差信号を入力する。対物レンズ駆動機構３０９は、トラッキング誤差信号に基づいて、赤色レーザの集光スポットを所望のトラックに追従させる。尚、青色レーザの集光スポットの半径位置は、赤色レーザの集光スポットの半径位置と共に制御される。
【００８８】
対物レンズ駆動機構３０９は、フォーカス制御回路３２９からフォーカス誤差信号を入力する。対物レンズ駆動機構３０９は、フォーカス誤差信号に基づいて、青色レーザの集光スポットを所望の情報記録層にフォーカスさせる。
【００８９】
対物レンズ駆動機構３０９は、光記録媒体に対するデータ再生時に、トラッキング制御回路３３０からのトラッキング誤差信号を入力する。対物レンズ駆動機構３０９は、トラッキング誤差信号に基づいて、青色レーザの集光スポットを所望のトラックに追従させる。対物レンズ駆動機構３０９は、後述されるチルト制御回路３３５からの制御信号に基づいて、対物レンズ３０８のチルト状態を制御する。
【００９０】
サーボ処理回路３２０は、ＰＵＨ３００及び信号処理回路３４０から種々の電気信号を入力し、これらに基づいて種々の制御信号を生成し、ＰＵＨ３００へと出力する。  
サーボ層処理回路３２０は、赤色レーザ用パワー制御回路３２１と、サンプル／ホールド回路３２２と、青色レーザ用パワー制御回路３２３と、パルス変調回路３２４と、赤色レーザ用フォーカス制御回路３２５と、赤色レーザ用トラッキング制御回路３２６と、赤色レーザ用プリアンプ３２７と、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）３２８と、青色レーザ用フォーカス制御回路３２９と、青色レーザ用トラッキング制御回路３３０と、青色レーザ用プリアンプ３３１と、Ａ／Ｄ３３２と、赤色レーザ用収差制御回路３３３と、青色レーザ用収差制御回路３３４と、チルト制御回路３３５とを備える。
【００９１】
パワー制御回路３２１は、フロントモニタ３０４から電気信号を入力する。パワー制御回路３２１は、入力電気信号を所望値に近づけるための制御信号を生成し、レーザ駆動回路３１２へとフィードバックする。
【００９２】
サンプル／ホールド回路３２２は、パルス変調回路３２４から出力される制御信号によってタイミング制御される。サンプル／ホールド回路３２２は、フロントモニタ３０５からの電気信号をサンプル／ホールドし、パワー制御回路３２２へと出力する。
【００９３】
パワー制御回路３２３は、サンプル／ホールド回路３２２から電気信号を入力する。パワー制御回路３２３は、入力電気信号を所望値に近付けるための制御信号を生成し、レーザ駆動回路３１３へとフィードバックする。
【００９４】
パルス変調回路３２４は、データの記録時に、後述されるクロック生成部３４１から基準クロック信号を入力し、後述される信号処理部３４３から記録信号（例えば、後述されるＮＲＺＩ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）信号）を入力する。パルス変調回路３２４は、基準クロック信号及び記録信号に基づいて制御信号を生成し、レーザ駆動回路３１３及びサンプル／ホールド回路３２２へと出力する。この結果、ＬＤ３０２のレーザ強度がパルス状に変調される。例えば、記録データが「１」の部分においてＬＤ３０２のレーザ強度は高くなり、記録データが「０」の部分でＬＤ３０２は消灯される。
【００９５】
フォーカス制御回路３２５は、受光素子３１０から電気信号を入力する。フォーカス制御回路３２５は、例えばナイフエッジ法、非点収差法などに基づいて入力電気信号を演算し、フォーカス誤差信号を生成する。フォーカス制御回路３２５は、フォーカス誤差信号を収差補正機構３０６へと出力する。
【００９６】
トラッキング制御回路３２６は、光記録媒体に対するデータ記録時に、受光素子３１０から電気信号を入力する。トラッキング制御回路３２５は、例えばプッシュプル法、ＤＰＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）法などに基づいて入力電気信号を演算し、トラッキング誤差信号を生成する。トラッキング制御回路３２６は、トラッキング誤差信号を対物レンズ駆動機構３０９及び図示されないＰＵＨ駆動機構へと出力する。
【００９７】
プリアンプ３２７は、受光素子３１０から電気信号を入力する。プリアンプ３２７は、入力電気信号の振幅をゲインに応じて調整し、Ａ／Ｄ３２８へと出力する。Ａ／Ｄ３２８は、プリアンプ３２７から信号を入力し、アナログ−デジタル変換して信号処理回路３４０へと出力する。
【００９８】
フォーカス制御回路３２９は、受光素子３１１から電気信号を入力する。フォーカス制御回路３２９は、例えばナイフエッジ法、非点収差法などに基づいて入力電気信号を演算し、フォーカス誤差信号を生成する。フォーカス制御回路３２９は、フォーカス誤差信号を対物レンズ駆動機構３０９へと出力する。
【００９９】
トラッキング制御回路３３０は、光記録媒体に対するデータ再生時に、受光素子３１１から電気信号を入力する。トラッキング制御回路３３０は、例えばＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法に基づいて入力電気信号を演算し、トラッキング誤差信号を生成する。トラッキング制御回路３３０は、トラッキング誤差信号を対物レンズ駆動機構３０９及び図示されないＰＵＨ駆動機構へと出力する。
【０１００】
プリアンプ３３１は、受光素子３１１から電気信号を入力する。プリアンプ３３１は、入力電気信号の振幅をゲインに応じて調整し、Ａ／Ｄ３３２へと出力する。Ａ／Ｄ３３２は、プリアンプ３３１から信号を入力し、アナログ−デジタル変換して信号処理回路３４０へと出力する。
【０１０１】
収差制御回路３３３は、後述される収差誤差計算部３４４から収差誤差データを入力し、当該収差誤差データに基づく制御信号を生成する。収差制御回路３３３は、制御信号を収差補正機構３０６へと出力する。
【０１０２】
収差制御回路３３４は、後述される収差誤差計算部３４５から収差誤差データを入力し、当該収差誤差データに基づく制御信号を生成する。収差制御回路３３４は、制御信号を収差補正機構３０７へと出力する。
【０１０３】
チルト制御回路３３５は、後述されるチルト誤差計算部３４６または３４７からチルト誤差データを入力し、当該チルト誤差データに基づく制御信号を生成する。チルト制御回路が３３５は、制御信号を対物レンズ駆動機構３０９へと出力する。
【０１０４】
信号処理回路３４０は、光記録媒体からの再生信号を処理したり、光記録媒体への記録信号を生成したりする。信号処理回路３４０は、クロック生成部３４１と、アドレス処理部３４２と、信号処理部３４３と、赤色レーザ用収差誤差計算部３４４と、青色レーザ用収差誤差計算部３４５と、赤色レーザ用チルト誤差計算部３４６と、青色レーザ用チルト誤差計算部３４７とを備える。
【０１０５】
クロック生成部３４１は、基準クロック信号を生成し、パルス変調回路３２４へと供給する。アドレス処理部３４２は、アドレス情報の読み出しなどのアドレス情報に関する処理を行う。読み出されたアドレス情報は、コントローラへと送信される。
【０１０６】
信号処理部３４３は、図１に例示される再生信号処理部と、図示されない記録信号処理部とを含む。  
記録信号処理部は、図示されないコントローラからユーザデータを入力し、当該ユーザデータを光記録媒体に記録可能なデータ列へと変換する。具体的には、記録信号処理部は、ユーザデータに対して、データパターンをランダム化するためにスクランブル処理を施したり、誤り訂正のために誤り訂正符号化（例えば、リードソロモン符号化、ＬＤＰＣ符号化など）したり、連続したエラーを回避するためのインタリーブ処理を施したりする。更に、記録信号処理部は、ユーザデータに対して、データの番地情報に相当するセクタ−アドレス番号を付加し、バーストエラーを検出するためのバースト検出サブコードを付加する。それから、記録信号処理部は、ランレングスを制約してユーザデータの最小反転長をコントロールするために１７ＰＰ（Ｐａｒｉｔｙ  Ｐｒｅｓｅｒｖｅｄ）変調またはＥＴＭ（Ｅｉｇｈｔ  ｔｏ  Ｔｗｅｌｖｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を行い、ＮＲＺＩ変換を施すことによって、光記録媒体に記録可能なデータ列を得る。
【０１０７】
再生信号処理部は、Ａ／Ｄ３２８及びＡ／Ｄ３３２から再生信号を入力し、図１を参照して説明された非線形雑音成分を抑圧するための適応フィルタ処理を施す。更に、再生信号処理部は、再生信号に対して、前述のランレングスを制約する変調方式に対応する復調処理を施したり、誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号を行ったりすることによって、ユーザデータを復元する。復元されたユーザデータは、コントローラへと送信される。
【０１０８】
収差誤差計算部３４４は、Ａ／Ｄ３２８からデジタル信号を入力し、これに基づいて収差誤差量を計算する。収差誤差計算部３４４は、収差誤差データを収差制御回路３３３へと出力する。
【０１０９】
収差誤差計算部３４５は、Ａ／Ｄ３３２からデジタル信号を入力し、これに基づいて収差誤差量を計算する。収差誤差計算部３４５は、収差誤差データを収差制御回路３３４へと出力する。
【０１１０】
チルト誤差計算部３４６は、Ａ／Ｄ３２８からデジタル信号を入力し、これに基づいてチルト誤差量を計算する。チルト誤差計算部３４６は、チルト誤差データをチルト制御回路３３５へと出力する。
【０１１１】
チルト誤差計算部３４７は、Ａ／Ｄ３３２からデジタル信号を入力し、これに基づいてチルト誤差量を計算する。チルト誤差計算部３４７は、チルト誤差データをチルト制御回路３３５へと出力する。
【０１１２】
図１２Ａは、本実施形態に係る情報記録再生装置が読み取り可能な、サーボ層を備える光記録媒体を例示している。図１２Ｂは、図１２ＡのＡ−Ａ’断面図である。光記録媒体の外形はディスク状であり、その中央にはクランプ用の孔が形成されている。光記録媒体は、２層のサーボ層及び複数層の情報記録層が形成された層構造を備えている。光入射方向から見て奥側にサーボ層が設けられ、手前側に情報記録層が設けられる。より具体的には、光入射方向から見て奥側から順に、ディスク基板、サーボ層０番（ＳＬ０）、サーボ層間中間層０番（ＳＭＬ０）、サーボ層１番（ＳＬ１）、中間層（ＭＬ）、情報記録層０番（ＤＬ０）、情報記録層間中間層０番（ＤＭＬ０）、情報記録層１番（ＤＬ１）、・・・が設けられる。尚、光入射方向から見て最も手前側にはカバー層が設けられる。
【０１１３】
図１２Ｂに示されるように、光記録媒体の厚みは１．２ｍｍであり、このうちディスク基板の厚みが約０．８ｍｍである。サーボ層間中間層０番（ＳＭＬ０）の厚みは、サーボ層用のレーザの波長（例えば６０５ｎｍ）を考慮して決定されるが、例えば５５μｍに設計することができる。中間層（ＭＬ）の厚みは、１２６μｍである。カバー層の厚みは、５０μｍである。
【０１１４】
多重反射の影響を軽減するために、情報記録層間中間層に対して複数の種類の厚みが設計されてよい。隣接する情報記録層間中間層同士の厚みを相異なるように適切に設計すれば、非再生層からの反射光が再生層に集光しない。例えば、第１の種類の層の厚みは比較的薄く（例えば１２μｍに）設計され、第２の種類の層の厚みは比較的厚く（例えば１６μｍに）設計される。この場合には、第１の種類の層の総数が第２の種類の層の総数以上となるように設計することにより、光記録媒体の厚みを薄くできる。図１２Ａ及び図１２Ｂに示される光記録媒体であれば、偶数番の情報記録層間中間層（ＤＭＬ０，ＤＭＬ２，・・・）を第１の種類の層として扱い、奇数番の情報記録中間層（ＤＭＬ１，ＤＭＬ３，・・・）を第２の種類の層として扱うように設計することが好ましい。尚、光記録媒体の厚みが薄くなれば、奥側の層を再生する際に発生する収差を軽減することができる。
【０１１５】
各層の厚みは、情報記録層用のレーザの波長と、サーボ層用のレーザの波長とに基づいて設計することができる。例えば、サーボ層用のレーザの波長は情報記録層用レーザの波長に比べて長いので、層間のクロストークの影響を低減するためにサーボ層間中間層の厚みは情報記録層間中間層の厚みに比べて厚く設計される。また、サーボ層と情報記録層との間では集光スポットの層間ジャンプ動作が生じない。故に、中間層（ＭＬ）の厚みはサーボ層間中間層の厚みよりも更に厚く設計され、クロストークの影響が低減される。
【０１１６】
サーボ層間中間層、中間層（ＭＬ）及び情報記録層間中間層は、いずれも、サーボ層用のレーザ及び情報記録層用のレーザに対して１００％に近い透過率を示すように設計される。また、サーボ層は、サブミクロンオーダの厚みの金属などを材料とする膜によって構成される。特に、サーボ層０番（ＳＬ０）は、サーボ層用のレーザの一部を反射し、一部を透過する半透過特性を示す膜によって構成される。サーボ層には、後述されるように、サーボ用のガイドとなるトラックが形成されている。情報記録層は、情報記録層用のレーザによる情報の記録再生及び消去が可能な記憶材料を含む多層膜によって構成される。この多層膜は、サーボ層用レーザを透過する特性を示す。更に、この多層膜は、情報記録層用のレーザの一部を透過し、一部を反射し、一部を吸収する特性を示す。
【０１１７】
図１３には、サーボ層及び情報記録層の一例が描かれている。サーボ層には、スパイラル状のトラックが形成される。尚、サーボ層の総数が２である場合には、両サーボ層には互いに逆方向のスパイラル状にトラックが形成される。即ち、サーボ層０番（ＳＬ０）に時計回りのスパイラル状にトラックが形成されるならば、サーボ層１番（ＳＬ１）に反時計回りのスパイラル状にトラックが形成される。反対に、サーボ層０番（ＳＬ０）に反時計回りのスパイラル状にトラックが形成され、サーボ層１番（ＳＬ１）に時計回りのスパイラル状にトラックが形成されてもよい。
【０１１８】
トラックは、連続的に形成されたグルーブ（溝）を備える。グルーブは、光記録媒体の半径方向に微小な振動（ウォブル）が与えられている。このウォブルの周波数または位相を変調したり、トラックの一部にプリピットなどの記録マークを配置したりすることによって、トラック番号及び周方向の位置を示すアドレス情報、光記録媒体の特性を示すディスク情報などがサーボ層に記録される。
【０１１９】
他方、情報記録層にはトラックが形成されない。従って、情報記録層に対するユーザデータなどの記録再生はサーボ層に形成されたトラックに基づいて行われる。尚、情報記録層の内周及び外周には、プリフォーマット領域が形成される。内周プリフォーマット領域及び外周プリフォーマット領域には、記録波形最適化のための学習パターン、ディスクを管理するための管理情報などが記録される。
【０１２０】
サーボ層には、例えば図１６に示されるディスク情報がウォブル変調または記録マークを用いて記録される。具体的には、ディスク情報は、ディスクフォーマットの種類を示す情報、ディスクサイズ（例えば、光記録媒体の直径などの物理的なサイズ）を示す情報、最大転送速度を示す情報を含むことができる。ディスク情報は、サーボ層の層数を示す情報、情報記録層の層数を示す情報、情報記録層に適用可能なフォーマットの種類（例えば、一回記録、パケット記録など）を示す情報を含むことができる。ディスク情報は、記録密度（例えば、記録マーク列のトラックピッチ、線方向のマークピッチなど）を示す情報を含むことができる。ディスク情報は、光記録媒体内でアドレスが割り当てられた領域のうちユーザデータが記録される領域の配置と、ユーザデータ以外の情報（例えば、記録波形最適化のための学習パターン）が記録される管理情報記録領域の配置を示す情報領域配置情報を含むことができる。ディスク情報は、光記録媒体の再生に適した（例えば、最適な）ボルテラフィルタ１３０の次数と各次数のフィルタ演算に必要とされるタップ数を示す情報と、ＡＲＭＬフィルタ１５０において必要な雑音相関長を示す情報とを含むことができる。ディスク情報は、適応制御フィルタの制御帯域を示す情報（例えば、ボルテラフィルタ１３０のステップサイズパラメータ、ＡＲＭＬフィルタ１５０に与えられる雑音パラメータを算出する帯域（或いは、雑音パラメータの更新タイミングの周期）など）を含むことができる。ディスク情報は、光記録媒体が許容する再生パワーを示す情報と、光記録媒体に適した（例えば、最適な）記録パワーを示す情報と、記録パルスの形状（例えば、幅、間隔など）を示す記録パルス情報とを含むことができる。更に、ディスク情報のために、光記録媒体には予備領域が設けられてもよい。
【０１２１】
前述のように、サーボ層にはスパイラル状のトラックが形成される。このトラックは、図１４に示されるように、ランドと呼ばれる面にグルーブを彫ることによって形成される。グルーブは、光記録媒体の１周毎にグルーブピッチの半分だけ内周方向または外周方向にずれるように形成される。従って、トラックは、光記録媒体の１周毎にグルーブ及びランドが交互に切り替わるシングルスパイラル構造を備える。
【０１２２】
前述のように、グルーブは、アドレス情報などを含むアドレス管理データに基づいてウォブル変調が施されたり、グルーブの幅を変化させる幅変調が施されたりするので、蛇行して形成される。図１５には、ウォブル位相変調が例示されている。図１５の位相変調によれば、１ビットの情報がサイン波状の４波のウォブルの位相によって表現される。図１５の位相変調は、スキャン方向に向かって最初に内周側に蛇行が進む位相を「０」に割り当て、スキャン方向に向かって最初に外側に蛇行が進む位相を「１」に割り当てる。
【０１２３】
本実施形態に係る情報記録再生装置によって用いられる記録波形の一例が図１８に示されている。具体的には、図１８において、記録波形は、１つのマークを記録するために複数のパルスが使用されるマルチパルスと呼ばれる種別の波形である。これら複数のパルスのうち、先頭の１つがファーストパルスと呼ばれ、最後の１つがラストパルスと呼ばれる。また、これら複数のパルスのうちファーストパルス及びラストパルス以外のパルスは、マルチパルスと称される。ラストパルスの後には、バイアスパワー１を出力するための期間（クーリングパルス）が用意されている。
【０１２４】
記録波形の形状は、レベルに関して、記録パワー、消去パワー、バイアスパワー１及びバイパスパワー２の４つのレベルを用いて規定される。また、記録波形の形状は、時間に関して、ＮＲＺＩ信号の立ち上がりエッジ及びクロック信号を基準に種々の時間パラメータを用いて規定される。具体的には、係る時間情報には、例えば、ファーストパルスの開始時間Ｆ１、ファーストパルスの終了時間Ｆ３、ファーストパルスの間隔Ｆ２などが含まれる。また、例えば、ファーストパルスの開始時間Ｆ１、ラストパルスの終了時間Ｌ３などの記録マークの形成に影響を与え易い時間パラメータは、ＮＲＺＩ信号に応じてデータ記録時に動的に変更されてよい。これらの記録波形の形状を決定する種々のパラメータは、記録波形の形状情報として情報記録再生装置のメモリにおいて管理されると共に、物理フォーマット情報及び管理情報として光記録媒体に記録される。
【０１２５】
尚、基準クロックは、情報記録再生装置におけるタイミング制御に利用される。Ｔは、基準クロックの周期を表す。基準クロックは、前述のクロック生成部３４１によって生成される。ＮＲＺＩ信号は、記録データをＮＲＺＩ形式に変換することによって得られる。
【０１２６】
光記録媒体にデータを記録する場合において、前述のパルス変調回路３２４は、記録波形の形状情報と信号処理部３４３から出力されるＮＲＺＩ信号とに基づいて、記録パルスを生成する。レーザ駆動回路３１３は、記録パルスに従ってＬＤ３０２を駆動する。この結果、光記録媒体に照射されるレーザのパワーは、図１８に示される記録波形のように変調される。情報記録再生装置は、記録パワーのレベル、各パルスの幅などを介して記録マークの形状を制御する。例えば、記録パワーのレベルが高くなると、記録マークの幅は広くなる。また、ファーストパルスの開始時間を早くすると、記録マークの開始位置が早くなるので結果的に記録マーク長が長くなる。換言すれば、記録パワーのレベル、各パルスの幅などが最適値からずれると記録マークの形状もまた最適形状から変化するので、再生信号において非線形雑音成分が発生する。
【０１２７】
第１の実施形態において、実験結果に基づいてシステムマージンが評価された。光記録媒体及び情報記録再生装置の設計において、システムマージンは種々の誤差要素に対する許容値として細分化して割り当てられる。例えば、記録パワーのマージンを２５％とすると、情報記録再生装置の記録パワー誤差に対する許容値として１２％程度が割り当てられ、光記録媒体の製造誤差に対する許容値として残りの１３％程度が割り当てられる。
【０１２８】
情報記録再生装置における記録パワーの誤差は主に２種類の要素を備える。一方の要素は記録パワーを一定に維持するための自動パワー調整処理において生じる誤差であり、他方の要素は光記録媒体に最適な記録パワーを決定するための記録パワー最適化処理において生じる誤差である。そこで、これら２つの誤差要素に対する許容値として夫々６％が割り当てられる。光記録媒体の製造誤差もまた主に２種類の要素を備える。一方の要素は光記録媒体間の特性のばらつきであり、他方の要素は同一光記録媒体内の情報記録層間の特性のばらつきである。光記録媒体間の特性のばらつきに対する許容値として８％が割り当てられ、光記録媒体内の各情報記録層の特性のばらつきに対する許容値として５％が割り当てられる。割り当てられた許容誤差に基づいて、情報記録再生装置及び光記録媒体が設計されれば、情報記録再生装置は光記録媒体から安定的にデータを再生できる。
【０１２９】
ここで、光記録媒体内の各情報記録層の特性のばらつきについて更に言及される。情報記録層の特性には、情報記録層の記録パワーに対する感度のばらつきだけでなく、情報記録層を通過する光量を決定する透過率のばらつきも含まれる。即ち、情報記録層が多層化されている場合には、所与の情報記録層の感度のばらつきに加えて当該情報記録層よりも手前側（レーザの入射面側）に形成された１以上の情報記録層の透過率のばらつきを考慮する必要がある。
【０１３０】
例えば、各情報記録層の感度のばらつきが３％程度であり、各情報記録層の透過率のばらつきが１％程度であると仮定することができる。この仮定の下では、最も手前側に形成された情報記録層の特性のばらつきは３％と見積もられる。２層目以降に形成された情報記録層の特性のばらつきは、当該情報記録層よりも手前側に形成された情報記録層の透過率のばらつきを加算して評価される。即ち、２層目の情報記録層の特性のばらつきは４％と見積もられ、３層目に形成された情報記録層の特性のばらつきは５％と見積もられ、４層目に形成された情報記録層の特性のばらつきは６％と見積もられる。即ち、４層目の情報記録層の特性のばらつきは、前述の許容値（＝５％）を超える。
【０１３１】
故に、記録パワーのマージンが２５％程度である場合に、４層以上の情報記録層を備える光記録媒体に対して安定的にデータを記録再生するためには、例えば情報記録層の膜の特性を改善するなどの措置を講じる必要がある。
【０１３２】
しかしながら、前述のように、本実施形態に係る情報記録再生装置によれば記録パワーのマージンが３４％まで拡大される。そこで、マージンの拡大分の一部を光記録媒体内の各情報記録層の特性ばらつきに対する許容値として振り分けることにより、当該許容値を例えば１０％に拡大することができる。故に、本実施形態に係る情報記録再生装置によれば、情報記録層の膜の特性を改善することなく、情報記録層が４層以上に多層化された光記録媒体に対して安定的にデータを記録再生することができる。即ち、従来の情報記録層を多層化することによって、安定的にデータを記録再生可能な光記録媒体を低コストに製造することが可能となる。
【０１３３】
前述のように、サーボ層を備える光記録媒体において、情報記録層はガイド用の溝構造を備えていない。故に、光記録媒体の製造コストを削減することができる。また、上記溝構造による光の回折が生じないので、情報記録層の透過率を向上させることができる。即ち、情報記録層を多層化することによる光記録媒体の反射率の低下を抑制することができる。
【０１３４】
他方、サーボ層を備える光記録媒体に関して、前述のように、サーボ層用のレーザと情報記録層用のレーザとが異なる。情報記録層に対するデータを記録再生する場合に、情報記録層用のレーザの集光スポットは、サーボ層のガイドに従って位置決めされる。しかしながら、係る位置決めを行ったとしても、情報記録層用のレーザ及びサーボ層用のレーザの集光スポットの半径方向の位置は完全には一致せず、光記録媒体または対物レンズのチルトなどによって両者の間には位置ずれが生じる。故に、サーボ層を備える光記録媒体は、通常の（即ち、情報記録層がガイド用の溝構造を備える）光記録媒体に比べて、情報記録層用のレーザの集光スポットの半径方向の位置決め精度において劣る。従って、サーボ層を備える光記録媒体によると、例えばデータの記録を中断した後に再開する追記処理における位置決めの手順が通常の光記録媒体に比べて複雑となる。
【０１３５】
一般に、情報記録再生装置は、光記録媒体にデータを記録する際に情報記録層内の例えばプリフォーマット領域において前述の記録パワー最適化処理を行う。具体的には、情報記録再生装置は、情報記録層内の特定の領域に記録パワーを変化させながら学習用のテストパターンを記録し、記録したテストパターンを再生することによって、当該情報記録層に対する最適なパワーを決定する。通常の光記録媒体によれば、この記録パワー最適化処理における誤差を６％程度に抑えることができる。他方、サーボ層を備える光記録媒体によると、前述の位置決め精度の劣化、位置決めの手順の複雑化などが影響するので、記録パワー最適化処理によって生じる誤差を６％程度に抑えることが困難である。そこで、本実施形態に係る情報記録再生装置は、前述のマージンの拡大分の一部を記録パワー最適化処理によって生じる誤差に対する許容値として振り分けることにより当該許容値を例えば９％に拡大し、サーボ層を備える光記録媒体に対してデータを安定的に記録再生できる。
【０１３６】
本実施形態に係る情報記録再生装置は、例えば図１９Ａに示される仕様を満足する光記録媒体を読み取ることができる。図１９Ａの仕様によれば、情報記録層タイプは追記型であり、サーボ層の層数は２であり、各サーボ層に形成されるガイド構造はランドグルーブであり、情報記録層の層数は５以上であり、チャネルビット長は５６．２８［ｎｍ］である。また、トラックピッチは０．３２［μｍ］であり、各情報記録層におけるデータの記録容量は３２．０ＧＢであり、各情報記録層の反射率は１％程度であり、データは１７変調方式によって変調された状態で記録される。
【０１３７】
他方、本実施形態に係る情報記録再生装置は、例えば図１９Ｂに示される仕様を満足する。図１９Ｂの仕様によれば、サーボ層用の対物レンズのＮＡは０．６であり、サーボ層用のレーザの波長は６６０［ｎｍ］であり、サーボ層用の再生パワーは２．０［ｍＷ］である。また、情報記録層用の対物レンズのＮＡは０．８５であり、情報記録層用のレーザの波長は４０５［ｎｍ］であり、情報記録層用の再生パワーは１．２［ｍＷ］である。信号処理において採用されるＰＲクラスは１２２２１であり、チャネルビットレートは１３２Ｍｂｐｓである。ボルテラフィルタ１３０の次数は３であり、線形フィルタ演算のタップ数は１３であり、２次フィルタ演算のタップ数は１３×１３であり、３次フィルタ演算のタップ数は７×７×７である。ＡＲＭＬフィルタ１５０において相関雑音長（＝Ｌ）は２ビットに設定される。
【０１３８】
本実施形態に係る情報記録再生装置は、サーボ層を備える光記録媒体に対して例えば図２３Ａに示されるデータ記録処理を行う。  
図２３Ａのデータ記録処理は、ステップＳＴ１−１から開始する。ステップＳＴ１−１において、情報記録再生装置は、サーボ層用のレーザ（例えば、６６０［ｎｍ］の波長を持つ赤色レーザ）を点灯し、当該レーザの集光スポットを光記録媒体における所望のサーボ層にフォーカスする。続いて、情報記録再生装置は、サーボ層用のレーザを用いて所望のサーボ層に形成されたガイドトラックからディスク情報を読み出す（ステップＳＴ１−２）。ステップＳＴ１−２において読み出されるディスク情報は、例えば図１６に示されるものである。情報記録再生装置は、ディスク情報を参照することによって、光記録媒体における情報記録層の層数、情報記録層に適用可能なフォーマットの種類などを確認できる。
【０１３９】
情報記録再生装置は、ステップＳＴ１−２において読み出されたディスク情報に基づいて、情報記録層に対する処理を開始する。具体的には、情報記録再生装置は、情報記録層用のレーザ（例えば、４０５［ｎｍ］の波長を持つ青色レーザ）を点灯し、当該レーザの集光スポットを光記録媒体における所望の情報記録層にフォーカスする（ステップＳＴ１−３）。続いて、情報記録再生装置は、サーボ層に形成されたガイドトラックに基づいて、サーボ層用及び情報記録層用のレーザの集光スポットを情報記録層への記録条件を最適化するための記録学習領域として設定された半径位置へと移動させる（ステップＳＴ１−４）。情報記録再生装置は、記録学習領域において記録学習を行い、記録パワー、パルス幅などを最適化する（ステップＳＴ１−５）。ステップＳＴ１−５が完了すると、処理はステップＳＴ１−６へと進む。
【０１４０】
ステップＳＴ１−６において、情報記録再生装置は、サーボ層に形成されたガイドトラックに基づいて、サーボ層用及び情報記録層用のレーザの集光スポットを情報記録層における所望の半径位置へと移動させる。情報記録再生装置は、ステップＳＴ１−５において最適化された記録パワー、パルス幅などに基づいてユーザデータを記録する（ステップＳＴ１−７）。対象のユーザデータが全て記録されるまでステップＳＴ１−７が繰り返され（ステップＳＴ１−８）、データ記録処理は完了する。
【０１４１】
本実施形態に係る情報記録再生装置は、サーボ層を備える光記録媒体に対して例えば図２３Ｂに示されるデータ再生処理を行う。  
図２３Ｂのデータ再生処理は、ステップＳＴ２−１から開始する。ステップＳＴ２−１において、情報記録再生装置は、サーボ層用のレーザ（例えば、６６０［ｎｍ］の波長を持つ赤色レーザ）を点灯し、当該レーザの集光スポットを光記録媒体における所望のサーボ層にフォーカスする。続いて、情報記録再生装置は、サーボ層用のレーザを用いて所望のサーボ層に形成されたガイドトラックからディスク情報を読み出す（ステップＳＴ２−２）。ステップＳＴ２−２において読み出されるディスク情報は、例えば図１６に示されるものである。情報記録再生装置は、ディスク情報を参照することによって、光記録媒体における情報記録層の層数、情報記録層に適用可能なフォーマットの種類などを確認できる。また、情報記録再生装置は、光記録媒体の情報記録層からデータを再生するのに適した等化器タップ数（例えば、ボルテラフィルタ１３０のタップ数）及びＡＲＭＬフィルタ１５０の雑音相関長を確認できる。更に、情報記録再生装置は、光記録媒体の情報記録層からデータを再生するのに適した適応制御フィルタの制御帯域情報（例えば、ボルテラフィルタ１３０のステップサイズパラメータ、ＡＲＭＬフィルタ１５０に与えられる雑音パラメータを算出する帯域（或いは、雑音パラメータの更新タイミングの周期）など）を確認できる。
【０１４２】
情報記録再生装置は、ステップＳＴ２−２において読み出されたディスク情報に基づいて、種々の信号処理パラメータを設定する（ステップＳＴ２−３）。具体的には、情報記録再生装置は、ボルテラフィルタ１３０のタップ数を設定したり、ＡＲＭＬフィルタ１５０の雑音相関長を設定したりする。更に、情報記録再生装置は、オフセット抑圧部、ボルテラフィルタ１３０及びＡＲＭＬフィルタ１５０の制御帯域を設定する。ステップＳＴ２−３が完了すると、処理はステップＳＴ２−４へと進む。
【０１４３】
ステップＳＴ２−４において、情報記録再生装置は、情報記録層用のレーザ（例えば、４０５［ｎｍ］の波長を持つ青色レーザ）を点灯し、当該レーザの集光スポットを光記録媒体における所望の情報記録層にフォーカスする。続いて、情報記録再生装置は、サーボ層に形成されたガイドトラックに基づいて、サーボ層用及び情報記録層用のレーザの集光スポットを情報記録層における所望の半径位置へと移動させる（ステップＳＴ２−５）。情報記録再生装置は、ユーザデータを読み出す（ステップＳＴ２−６）。対象のユーザデータが全て読み出されると、データ再生処理は完了する。尚、図２３Ｂのデータ再生処理によれば、ステップＳＴ２−３において種々の信号処理パラメータが適切な値に設定される。故に、サーボ層を備え、かつ、情報記録層が多層化された光記録媒体から、安定的にデータを再生することができる。
【０１４４】
以上説明したように、第２の実施形態に係る情報記録再生装置は、サーボ層を備え、かつ、情報記録層が多層化された光記録媒体に対してデータを記録再生する。具体的には、この情報記録再生装置は、第１の実施形態と同一または類似の再生信号処理を行うので、再生信号における非線形雑音成分を効果的に抑制できる。従って、この情報記録再生装置によれば、大きなシステムマージンが確保されるので、上記光記録媒体に対しても安定的にデータを記録再生することができる。
【０１４５】
上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなどである。記憶媒体は、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能であれば、何れであってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。
【０１４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４７】
１００，２０１・・・バンドパスフィルタ
１１０，２０２・・・オフセットキャンセラ
１１１・・・減算器
１１２・・・加算器
１１３・・・遅延器
１１４，１１５・・・増幅器
１２０，２０３・・・ＡＧＣ
１２１，２０４・・・ＩＴＲ
１２２，２０５・・・ＰＬＬ
１３０・・・ボルテラフィルタ
１３１，１３２，１３３・・・フィルタ演算器
１４０，２０７・・・タップコントローラ
１４１，１４２，１４３・・・タップ係数算出器
１５０・・・ＡＲＭＬフィルタ
１６０・・・ノイズ推定器
１６１・・・２値化器
１６２・・・ＰＲチャネルフィルタ
１６３・・・減算器
１６４・・・セレクタ
１７０，２１０・・・誤り訂正部
２０６・・・ＦＩＲフィルタ
２０８・・・ＭＬフィルタ
２０９・・・参照レベル算出器
３００・・・ＰＵＨ
３０１，３０２・・・ＬＤ
３０３・・・光学系
３０４，３０５・・・フロントモニタ
３０６，３０７・・・収差補正機構
３０８・・・対物レンズ
３０９・・・対物レンズ駆動機構
３１０，３１１・・・受光素子
３１２，３１３・・・レーザ駆動回路
３２０・・・サーボ処理回路
３２１，３２３・・・パワー制御回路
３２２・・・Ｓ／Ｈ
３２４・・・パルス変調回路
３２５，３２９・・・フォーカス制御回路
３２６，３３０・・・トラッキング制御回路
３２７，３３１・・・プリアンプ
３２８，３３２・・・アナログデジタル変換器
３３３，３３４・・・収差制御回路
３３５・・・チルト制御回路
３４０・・・信号処理回路
３４１・・・クロック生成部
３４２・・・アドレス処理部
３４３・・・信号処理部
３４４，３４５・・・収差誤差計算部
３４６，３４７・・・チルト誤差計算部
【図１】
2013136519.tif 000007
【図２】
2013136519.tif 000008
【図３】
2013136519.tif 000009
【図４】
2013136519.tif 000010
【図５】
2013136519.tif 000011
【図６Ａ】
2013136519.tif 000012
【図６Ｂ】
2013136519.tif 000013
【図７】
2013136519.tif 000014
【図８Ａ】
2013136519.tif 000015
【図８Ｂ】
2013136519.tif 000016
【図９Ａ】
2013136519.tif 000017
【図９Ｂ】
2013136519.tif 000018
【図１０Ａ】
2013136519.tif 000019
【図１０Ｂ】
2013136519.tif 000020
【図１１】
2013136519.tif 000021
【図１２Ａ】
2013136519.tif 000022
【図１２Ｂ】
2013136519.tif 000023
【図１３】
2013136519.tif 000024
【図１４】
2013136519.tif 000025
【図１５】
2013136519.tif 000026
【図１６】
2013136519.tif 000027
【図１７】
2013136519.tif 000028
【図１８】
2013136519.tif 000029
【図１９Ａ】
2013136519.tif 000030
【図１９Ｂ】
2013136519.tif 000031
【図２０Ａ】
2013136519.tif 000032
【図２０Ｂ】
2013136519.tif 000033
【図２０Ｃ】
2013136519.tif 000034
【図２１Ａ】
2013136519.tif 000035
【図２１Ｂ】
2013136519.tif 000036
【図２１Ｃ】
2013136519.tif 000037
【図２２】
2013136519.tif 000038
【図２３Ａ】
2013136519.tif 000039
【図２３Ｂ】
2013136519.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月15日(2015.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体から読み出された再生信号に残留するオフセット成分を抑圧し、第１の信号を得る第１の信号処理部と、
前記第１の信号に残留する非線形歪成分を抑圧し、第２の信号を得る第２の信号処理部と、
前記第２の信号に残留する相関雑音成分を抑圧し、第３の信号を得る第３の信号処理部と
を具備し、
前記第１の信号処理部、前記第２の信号処理部及び前記第３の信号処理部は、適応フィルタであり、
前記第１の信号処理部の制御帯域は、前記第２の信号処理部の制御帯域よりも高く、
前記第２の信号処理部の制御帯域は、前記第３の信号処理部の制御帯域よりも高い、
信号処理装置。
【請求項２】
前記第２の信号処理部は、ボルテラフィルタを備え、
前記第３の信号処理部は、ＡＲＭＬフィルタを備える、
請求項１の信号処理装置。
【請求項３】
光記録媒体から読み出された再生信号に残留するオフセット成分を抑圧し、第１の信号を得る第１の信号処理部と、
前記第１の信号に残留する非線形歪成分を抑圧し、第２の信号を得る第２の信号処理部と、
前記第２の信号に残留する相関雑音成分を抑圧し、第３の信号を得る第３の信号処理部と
を具備し、
前記第１の信号処理部、前記第２の信号処理部及び前記第３の信号処理部は、適応フィルタであり、
前記第１の信号処理部の制御帯域は、前記第２の信号処理部の制御帯域よりも高く、
前記第２の信号処理部の制御帯域は、前記第３の信号処理部の制御帯域よりも高い、
情報再生装置。
【請求項４】
前記第２の信号処理部は、ボルテラフィルタを備え、
前記第３の信号処理部は、ＡＲＭＬフィルタを備える、
請求項３の情報再生装置。
【請求項５】
前記光記録媒体は、５以上の情報記録層を備える、請求項３の情報再生装置。
【請求項６】
前記光記録媒体は、情報記録層と、ガイド構造が形成されたサーボ層とを備え、
前記情報記録層に記録されたユーザデータは、前記ガイド構造に基づいて第１のレーザを用いて再生され、
前記サーボ層に記録されたディスクデータは、前記第１のレーザと波長の異なる第２のレーザを用いて再生される、
請求項３の情報再生装置。
【国際調査報告】
2013136519.tif 000041
2013136519.tif 000042
2013136519.tif 000043
2013136519.tif 000044