(57)【要約】【課題】従来の光ディスクにおいては、高信頼性と低エラーレートとを両立して記録、再生することが困難であった。【解決手段】記録膜に、結晶状態を記録するときのＲＬＬ符号の平均ラン長が、アモルファス状態を記録するときのそれよりも短いようにする。【効果】高信頼性と低エラーレートとを両立できる。【選択図】　図１
2004134018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＬＬ符号化規則を用い、記録膜に、第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態を形成し、前記第１の状態と前記第２の状態との境界に情報を持たせるように記録する情報記録方法であって、
前記第１の状態を記録するときのＲＬＬ符号の平均ラン長が、第２の状態を記録するときのそれよりも短いようにして、情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
【請求項２】
前記第１の状態は結晶であり、前記第２の状態はアモルファスであることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
【請求項３】
前記情報を記録するためのデータは、スクランブルされていることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
【請求項４】
情報記録媒体に，ＮＲＺ表現で、データ”１”に対応する状態と”０”に対応する状態を異なる物理状態として記録する情報記録方法であって，
前記”１”に対応する状態と前記”０”に対応する状態のノイズレベルが異なっており，
前記”１”に対応する状態と前記”０”に対応する状態の内，ノイズレベルの小さい状態を，より多く前記情報記録媒体に記録する変調符号を用いて、情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
【請求項５】
前記変調符号としてラン長制限符号であり，
ユーザデータビット列を変調データビット列に変換する場合に，
前記変調データビット列に含まれる”１”の数をＮ１，”０”の数をＮ０とし，
前記情報記録媒体の”１”に対応する状態のノイズレベルＤＮ１と”０”に対応する状態のノイズレベルＤＮ０として
ＤＮ１＜ＤＮ０の場合はＮ１＞Ｎ０，
ＤＮ１＞ＤＮ０の場合はＮ１＜Ｎ０，
かつ，
比率Ｒ＝Ｎ１／Ｎ０を略一定にするような変調符号を用いることを特徴とする請求項４記載の情報記録方法。
【請求項６】
前記比率Ｒが，５４％＜ＲもしくはＲ＜４６％であることを特徴とする請求項５記載の情報記録方法。
【請求項７】
前記比率Ｒを、累積電荷が０に近づくように制御することによって、略一定にすることを特徴とする請求項５記載の情報記録方法。
【請求項８】
前記情報を記録するためのデータは、スクランブルされていることを特徴とする請求項４記載の情報記録方法。
【請求項９】
記録膜に第１の状態を記録するときのＲＬＬ符号の平均ラン長が、第２の状態を記録するときのそれよりも短いようにして、前記第１の状態と前記第２の状態との境界に情報を持たせるように記録された情報記録媒体に、光を照射して再生信号を得，
前記再生信号を復号して，ディジタル情報を得、前記情報を再生することを特徴とする情報再生方法。
【請求項１０】
前記情報を再生する工程は、
前記再生信号を，周波数特性補正を行う波形等化を行う工程と，
前記再生信号の振幅を所定の値にするゲイン制御を行う工程と，
前記再生信号を所定の判別レベルにより，”１”，”０”を判別して，変調データビット列を得る工程と，
前記変調データビット列をラン長制限符号規則により復号して，ディジタル情報を得る工程を有し，
前記変調データビット列に含まれる”１”の数をＮ１，”０”の数をＮ０としたとき，比率Ｒ＝Ｎ１／Ｎ０が予め定めた値になるように，前記，判別レベルの値を制御することを特徴とする請求項９記載の情報再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクに情報を記録する方法、記録された情報を再生する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクシステムにおいては、情報の記録にマークエッジ記録方式が用いられている。これは、記録マークとスペース（マーク間部）の境界（エッジ）に２値データ”１”を割り当て、その他の部分に”０”を割り当てる方式である。その際、光ディスクの光スポットの分解能の制限を超えた高密度（高効率）記録を行うために、“１”と“１”の間の連続する“０”の個数に制限を加えたラン長制限符号（ＲＬＬ符号）が用いられる。これにより、最短マークや最短スペースの長さを光の分解能限界より長く保ったまま高密度記録を行うことができる。たとえば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ）に使用されているＥＦＭ符号や、ＤＶＤに使用されているＥＦＭＰｌｕｓ符号（または８−１６符号と呼ばれる）はマーク／スペース長の最小値が３Ｔ（Ｔはチャネルクロック周期）に制限されているラン長制限符号である。これらの符号については、例えば、米国特許第５６９６５０５号公報に開示されている。
【０００３】
ＥＦＭ符号、ＥＦＭＰｌｕｓ（８−１６符号）は（ｄ、ｋ）ＲＬＬ符号でｄ＝２、ｋ＝１０である。ここでｄ＝２、ｋ＝１０というのは、ラン長制限符号上での“１”と“１”の間に入る“０”の数の最小値と最大値である。実際の記録はエッジでなくマークを記録するので、ＮＲＺＩ変換を行った結果の“１”／“０”をマーク／スペースに対応させて行う。ＮＲＺＩ変換では、ラン長制限符号が“１”のとき、“１”→“０”、“０”→“１”のように符号の反転を行い、ラン長制限符号が“０”のときは符号はそのままという変換を行うので、ｄ＋１が最小のマーク、スペースの長さとなる。すなわちＥＦＭ符号やＥＦＭＰｌｕｓ符号において最小のマーク、スペースの長さはともに３ビットであった。
【０００４】
また最短ラン長ｄ＝１の代表例としては，光磁気ディスクに採用されている１−７変調が有る。ｄ＝１であるため最短マーク／スペース長は２Ｔとなる。
【０００５】
近年、光ディスク装置においても更なる記録密度の高密度化が要求されている。このため、光ディスク装置においてパーシャルレスポンス再尤復号方式（Ｐａｒｔｉａｌ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ：以後ＰＲＭＬと略記する）の採用が検討されるようになってきた。
【０００６】
従来から、磁気ディスク装置では記録密度を向上させるために通信分野で使われている技術を応用したＰＲＭＬが用いられていた。パーシャルレスポンス（ＰＲ）は、符号間干渉（隣り合って記録されているビットに対応する再生信号同士の干渉）を積極的に利用して必要な信号帯域を圧縮しつつデータの再生を行う方法である。また、ビタビ復号方式（ＭＬ）は、いわゆる再尤系列推定方式の１種であって、再生波形のもつ符号間干渉の規則を有効に利用し、複数時刻にわたる信号振幅の情報に基いてデータ再生を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光ディスクにおいては、高信頼性と低エラーレートとを両立して記録、再生することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は，常に高信頼かつ低エラーレートで記録再生することの可能な光記録再生システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、上記従来の課題について、分析、検討した。光ディスクにおいては図６に記載のように，一般に記録マーク部とスペ−ス部では物理的態様が異なるため，信号品質そのものが，マーク部とスペース部で異なるのが常であった。例えば，試作した相変化型記録媒体においては，スペース部分が結晶（多結晶），記録部分がアモルファスと言う形態で記録されるが，アモルファス部分では，非常に均一な物理構造になっているのに対し，スペース部分では多結晶の結晶軸のばらつきや，結晶粒界での光の散乱などによって，一般にノイズが増加する傾向にある。図１６は試作した相変化記録媒体の信号揺らぎ成分の分布を分析したものである。図中、位置で、マークと記載されていない箇所は、スペース領域である。図１６より、スペースの部分にノイズ成分が集中していることが分かる。この例ではスペース部のノイズはマーク部に対して約６ｄＢも高い。このため，たとえ，微細なマークを正確に形成できたとしても，スペース部分の信号揺らぎなどにより信号品質が劣化してしまい，結果として，高速・高密度記録再生が出来ないのである。また別の例として，追記型光ディスクでは色素や無機薄膜などの記録膜を用い，記録や基板の変形，材料の拡散などを利用して記録マークを形成したりするが，この場合には，高密度記録を行おうとした際に，微小な記録マークが安定に形成できないため，記録マークの信号品質が低い傾向にある。この場合も結果として高速・高密度記録再生が困難になる。
【００１０】
そこで、本発明では、マークとスペースの部分のうち，記録再生信号品質が良好な側の信号成分を多くするように平均マーク長と平均スペース長の比を１：１からずらしたマーク記録符号を適用した。
【００１１】
マーク長やスペース長はラン長＋１チャネルビット（１Ｔ）となっているため、別の言い方をすれば、平均ラン長がマークとスペース部で異なるような符号を適用したことに相当する。即ち、ＲＬＬ符号化規則を用い、記録膜に、第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態を形成し。第１の状態と第２の状態との境界に情報を持たせるように記録する際、第１の状態を記録するときのＲＬＬ符号の平均ラン長が、第２の状態を記録するときのそれよりも短いようにした。ここで、相変化記録の場合には、第１の状態は結晶であり、第２の状態はアモルファスである。この場合，上記のように，スペース部分（結晶）のノイズが，マーク部分（アモルファス）のノイズとくらべて大きいため，図１のように，平均スペース長が，平均マーク長よりも短いようにして，情報を記録する。
【００１２】
上記平均マーク長と平均スペース長の比を１：１からずらす際には、マークが極端に多い部分と少ない部分が記録トラック上に混在すると、再生信号の低周波揺らぎとなり、サーボシステムや、同期システム（ＰＬＬ）に悪影響を与えるため、比が媒体の特性などによってあらかじめ定めた一定の値になるように制御するのが望ましい。このことは、マーク部とスペース部の平均ラン長で議論する際にも同様である。
【００１３】
上記比を一定の目標値に制御するためには、マークの部分を−１、スペースの部分を１としたときの累積値ＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｕｍ　Ｖａｌｕｅ）を、一定期間ごとに所定の値を加えた値に近づくように制御するのが装置構成上簡便である。
【００１４】
このような符号化を行うことにより、符号に含まれる低周波成分を低く抑えることができる。ただし，マーク部とスペース部の割合が異なるために，ＤＣ成分そのものはゼロにはならず，所定の値となる。
【００１５】
一方、再生過程では，記録媒体からピックアップヘッドを用いて再生信号を得る過程，再生信号に周波数特性補正を行う波形等化過程，再生信号の振幅を所定の値にするゲイン制御過程，再生信号を所定の判別レベルにより，”１”，”０”を判別して，変調データビット列を得る過程，および変調データビット列をラン長制限符号規則により復号して，ディジタル情報を得る過程からなり，変調データビット列に含まれる”１”の数をＮ１，”０”の数をＮ０としたとき，比率Ｒ＝Ｎ１／Ｎ０が予め定めた値になるように，判別レベルの値を適応的に制御する。
【００１６】
図２はマークとスペースの比を変えることにより信号品質がどのように向上するかを示したものである。スペース部のノイズがマーク部のノイズに対して５ｄＢ高い場合と、１０ｄＢ高い場合の各々について、スペース／マーク比が１：１の場合とのトータルノイズレベルの差を計算したものである。マーク／スペース両者からの信号揺らぎ（ノイズ）影響（トータルノイズ）は、次式にて表される。
【００１７】
【式１】
2004134018.tif 000003
ここで
Ｐｍａｒｋ：マーク部の割合
Ｐｓｐａｃｅ：スペース部の割合
Ｎｍａｒｋ：マーク部のノイズレベル
Ｎｓｐａｃｅ：スペース部のノイズレベル
である。
【００１８】
図２よると、たとえば、スペース部のノイズレベルがマーク部よりも１０ｄＢ高い系の場合、スペース割合を２割減らして０．３とすると、約２ｄＢのノイズレベルを低減できる。
【００１９】
なお、本願発明を完成させた後に、公知例調査を行った結果、特開２０００−１６３８８７号が見いだされた。この公報には、マーク列に対応するビット列と、スペースに対応するビット列と、各々に対して、ＲＬＬの最小長さと最大長さを満足する範囲内で、所定大きさの量子化された値のみを有するように選択された変調データを選定して変調し、復調時に量子化条件に基づいて再生エラーを確認することが記載されている。しかし、この公報は、本願のように、平均ラン長がマークとスペース部で異なるような符号を適用するものではない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図３は、本発明の一実施例における光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。光ディスク装置は、以下に説明するように、コンピュータシステムの記憶装置として用いられる場合もあれば、テレビと接続されて据え置き型の画像、音声記録再生装置として用いられる場合もある。また、携帯ビデオカメラ、携帯音楽再生装置などの記録再生装置として用いられる場合もある。
【００２１】
図３において、上位装置６とはパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータやビデオ制御装置などのアプリケーション機器である。記録符号化回路５１は、ホストインターフェース６１を介して上位装置から受け取った記録すべきユーザデータを、あらかじめ定められた規則に従って変調し、記録媒体１に記録できるデータに変換する（この処理を符号化という）。
【００２２】
レーザドライバ５２は、符号化されたデータを符号化回路５１から受け取り、記録再生ヘッド２中のレーザ光源２５を駆動するのに好適な電圧波形に変換する。記録再生ヘッド２では、受け取った電圧波形をレーザ光源２５によってレーザ光に変換する。レーザ光はコリメータレンズ２４によって，平行な光ビーム２２となり，対物レンズ２３によって絞り込まれて形成される光のスポット２１により，ディスク様媒体１上にマークを書き込む。この際，アクチュエータ３１によって対物レンズ２３を動かすことによって光スポットの位置を制御する。記録は一般に光スポット２１の光エネルギーにより、媒体記録膜の温度が上がるのを利用して行われる。これは、書き換え型ＤＶＤなどの相変化型記録媒体、追記型ＣＤなどの色素系記録媒体などに共通である。
【００２３】
データの読み出し時には、光スポット２１の部分の反射光をビームスプリッタ２８によって再生系に導き、レンズ２４にて絞り込んで検出器２７で検出する。このとき、マーク部とスペース部の光の反射強度の差を利用して、反射光によりデータを読み出し、読み出した情報を電気情報に変換する。この電気信号は、記録再生アンプにて適度な増幅が行われた後、再生ブロック４１へと送られる。
【００２４】
再生ブロック４１に入力された再生信号はまず信号処理回路４５に送られ、波形等化やフィルタリング（帯域制限）など適当な再生信号処理が行われた後、この信号をアナログデジタル変換（サンプリング）して振幅情報（デジタル）に変換し，復調回路４４へ送出する。復号回路４４では、この振幅情報に基づいてビタビ（ＭＬ）復調を行い、もっとも確からしい（最尤）データ系列を生成する。
【００２５】
得られたデータ列は、復号回路４６において、符号化回路５１と逆の符号変換が行われて（この処理を復号化という）、元のデータが復元される。この際，検出器２７の出力差信号を，アドレス検出回路４２でアドレス情報に変換した後，フォーマット制御回路４３で，データ構造に従って生成されたタイミング信号を用いる。
光ディスク装置では、以上のような手順によってデータの記録再生が行われる。
【００２６】
本実施例では、復調回路４４で、ＰＲ（１２１）を用いる。すなわち、１ビットのマーク／スペース（１／−１）に対して、３ビットのインパルス応答（１，２，１／−１，−２，−１）があるものとして、データ再生回路内で波形等価し、ビタビ復号を行う。ＰＲ（１２１）を用いるとユークリッド距離４のエラーがもっともユークリッド距離の小さいエラーとなる。
【００２７】
エラーの発生頻度はユークリッド距離の関数であり、ユークリッド距離が大きいエラーほど発生確率が低くなる。たとえば、ユークリッド距離の２乗が４のエラーのエラー発生確率が４×１０−３（１０ｎは、１０のｎ乗を示す）のとき、ユークリッド距離の２乗が６のエラーの発生確率は、約６×１０−４である。Ｓ／Ｎ比、エラーレートが良い場合には、ユークリッド距離の２乗が４のときとユークリッド距離の２乗が６の時のエラーの発生確率の比は更に広がる傾向にある。したがって、ユークリッド距離の小さいエラー発生パターンをラン長制限符号により理論的に排除できれば、エラー発生率を小さく抑えることができる。
【００２８】
ＰＲ（１２１）を用いた場合、ユークリッド距離の２乗が４のエラーパターンは±（１，−１）または±（１，−１，１（−１、１）ｍ）であり、ともに±（１，−１）を含む。ここで、エラーパターンは、マーク／スペース（０／１）に対して乗ることを前提に示されており、マークの部分０をスペース１とエラー判定した場合、エラーパターンは１、スペースの部分１をマーク０とエラー判定した場合、エラーパターンは−１となる。符号の最小のマーク、スペースの長さが２以上であると、±（１，−１）のエラーパターンは発生することができず、ユークリッド距離４のエラーを排除できる。したがって、エラーの発生率を低く抑えることができる。なお、ＰＲクラスは、３ビット以上のインパルス応答を持つものであれば、他のものであっても良い。
【００２９】
本実施例の符号は、図４に示した変換表を用いて図５の符号化回路にて生成される。このとき最短マーク長及び最短スペース長は共に２とする機能を有している。図５の符号化出力４０５から出力される符号列の０の部分はマーク、１の部分はスペースになるように、媒体に書き込まれる。本発明の符号は，マークとスペースの境界部分（エッジ）に注目すると，エッジとエッジの間のラン長に制限がある（１，１０）ＲＬＬ符号である。
【００３０】
これ以降，実施例中に用いられるデータの表記”０”及び”１”は，ＮＲＺ表現のデータを表すものとする。すなわち”０”及び”１”は直接マーク及びスペースに対応しているものとする。
【００３１】
次に図５の符号化回路の構成及び動作を説明する。符号化回路５１は、４−６変換器４０１、次ステートレジスタ４０２、ＤＳＶカウンタ４０６及び前符号語レジスタ４０３を有する。次ステートレジスタ４０２，ＤＳＶカウンタ４０６および前符号語レジスタ４０３は、初期状態では”０”に初期化されている。次ステートレジスタ４０２には、次の変換時使用されるステートが格納されている。前符号語レジスタは４−６変換器から出力される６ビット分の符号語が保持される。
【００３２】
また，４−６変換器４０１から出力される符号列に従って、（１の数）×１＋（０の数）×（−１）＋１の値がＤＳＶカウンタ４０６の値に加えられる。
目標値レジスタ４０７の値は１シンボルの変換毎にＤＳＶカウンタから減算される。
【００３３】
目標値レジスタ４０７には１シンボルあたりの制御目標ＤＳＶ値が保持される。この例では制御目標を０．５としているが，それよりも小さな刻みでも制御可能なように，ＤＳＶカウンタは０．２５単位の値を保持できるように，通常のＬＳＢの下位に２ビット分（０．５と０．２５の位）の余分のビットを持っている。目標値が減算されることにより，ＤＳＶレジスタには符号語のＤＳＶ値そのものではなくＤＳＶと目標値の差Δが保持されることになる。
【００３４】
４−６変換器４０１では、次ステートレジスタ４０２及びＤＳＶカウンタ４０６の値と信号線４０４を通して４−６変換器４０１に入力されたユーザデータにより、図４に示すテーブルに従った変換が行われる。ＤＳＶの制御は以下の論理によって４−６変換時に行われる。
（１）次ステートレジスタの値が１または２でかつ入力データが０又は１の時：
ＤＳＶカウンタの値に変換表のＤＳＶ値を加えた値が０に近づくように、主変換表と副変換表の間で選択する。
（２）次ステートレジスタの値が３または４の時：
（ａ）ステート３と４の符号語のうち前符号語との接続部でｄ，ｋ制約を満たす符号語を選択する。
（ｂ）上記ｄ，ｋ制約を満たす符号語が２つ有る場合は，ＤＳＶカウンタの値に変換表のＤＳＶ値を加えた値が０に近づくように、主変換表と副変換表の間で選択する。この方法により１符号語あたりのＤＳＶが目標値の０．５になるような符号を生成することが出来る。
【００３５】
図７はこの符号回路により生成された符号のＤＳＶ値の変化と，ＤＳＶと目標値（１符号語あたり０．５）との差Δを示したものである。ＤＳＶが目標値の付近に制御されていることが分かる。
【００３６】
図８は本実施例の符号化回路によって生成された符号語の信号スペクトルを示したものである。比較のために従来例である１−７変調の信号スペクトルを併記したが，本実施例の方式の方が低周波成分がより抑圧されていることが分かる。このため，記録再生時のサーボの安定性が良く，再生時には信号位相追従してクロックを生成するＰＬＬ回路や，レベルの変動に追従するレベル追従回路回路の追従帯域を高くしても信号そのものの影響で撹乱される心配がないため，ディスク回転変動などの低域のノイズ成分を効果的に抑圧する再生回路が容易に構成できる。すなわち高Ｓ／Ｎの再生が容易になる。
【００３７】
図９は本実施例の符号を用いて，相変化型光ディスクに実際に記録を行い再生したときのエラーレートを示したものである。この試作ディスクのノイズをマーク部とスぺース部に分けて解析した結果を示したのが図１６である。このディスクではスペース部分のノイズレベルがマーク部分に比較して約６ｄＢ高くなっているのが分かる。
【００３８】
本実施例の符号を用いると前述のように１符号語あたりのＤＳＶを約０．５に制御することが出来る。１符号語の長さは６であるため，マークとスペースの比に換算すると３．２５：２．７５になる（３．２５−２．７５＝０．５）。これはマークのＤｕｔｙ比としては３．２５／６×１００＝約５４％に相当する。このとき平均ノイズレベルは図２より約０．５ｄＢ低減できる。もちろん，マークのＤｕｔｙ比を更に大きくする，すなわちスペースの割合を更に小さくすることで，平均ノイズレベルを更に低減できることは，図２からも明らかである。例えば，マークのＤｕｔｙ比が６４％の場合，平均ノイズレベルを約１ｄＢ低減できる。
【００３９】
なお，この例とは逆に，マーク部分のノイズレベルの方が，スペース部分と比較して，約６ｄＢ高いディスクを用いる場合には，マークのＤｕｔｙ比を約４６％（＝２．７５／６×１００）以下とすることで，同様に平均ノイズレベルを約０．５ｄＢ以上低減できることは言うまでもない。
【００４０】
本実施例の符号を用いて，試作ディスク上で記録再生を行い，エラーレートを測定した。このときの記録再生条件は，波長４０５ｎｍのレーザとＮＡ０．８５対物レンズを搭載した光学系を用い，トラックピッチ約０．２８μｍランドグルーブ構造のディスク上に，線密度０．０９μｍ／ｂｉｔとなるように記録した。このときの線速度は約４．５ｍ／ｓ，再生パワーは０．３ｍＷであった。ちなみにこのときの記録容量は１２０ｍｍディスクで約３５ＧＢに相当する。エラーレートの測定結果を見ると，本発明では図９で示したようにエラー率が約１００万分の１となったが，従来の１−７変調を適用したところ図９で示したように約３桁悪いエラー率しか得られなかった。このときの２Ｔ繰り返し信号はどちらも２Ｔ＝０．１２μｍであるためＳ／Ｎ比も同じで約１８ｄＢであった。この条件で，再生光を意図的に小さくすると，信号光量の低下に伴ってＳ／Ｎ比が劣化する。このときのＳ／Ｎ比とエラーレートの関係を調べた結果を実線で示した。本発明は同じＳ／Ｎ比に換算して，２ｄＢ近いエラー率低減効果があることが分かる，前述のノイズ低減効果自体は約０．５ｄＢであったので，残りの１．５ｄＢは低周波信号成分抑制効果に起因するものである。
（実施例２）
図１０は本発明の別の実施例の符号化回路を示したものである。本実施例の符号は８ビットのユーザデータを９ビットに変換する８／９変換であり（０，８）ＲＬＬ符号である。ｄ＝０であることから最短マークスペース長は１Ｔである。
【００４１】
符号化回路５０は，ＤＳＶカウンタ５０４，ラン長カウンタ５０３，接続ビット選択器５０５，合成出力回路５０及び目標値レジスタ５０７より構成される。接続ビット選択器は入力ユーザデータ５０１，ＤＳＶカウンタ出力５０４，ラン長カウンタ５０３の値により直前の出力符号語５０２の入力ユーザデータの間の接続ビットを決定する
ラン長カウンタは直前の符号語の最後のラン長（連続するゼロの個数）をカウントし，保持している。ＤＳＶカウンタはＮＲＺＩ変換後のＤＳＶ値を計算し保持しており，実施例１と同様に１シンボル＝８ｂｉｔ毎に目標値レジスタ５０７に保持されたが目標値が減算される。
【００４２】
接続ビット選択器の具体的な動作について説明する。接続ビット選択器は，直前のラン長カウンタの値と，入力ユーザデータの先頭部のラン長（連続するゼロの個数）の値を加算しさらに，１を加算した値を評価する。この値が８よりも大きくなる場合には接続ビットとして無条件に１を選択する。上記値が８以下の場合には，接続ビットとして１を選択した場合と，０を選択した場合のＮＲＺＩ変換後のＤＳＶの値を，直前のＤＳＶの値と入力ユーザデータパターンから算出し，比較する。比較の結果，ＤＳＶが小さくなる方を接続ビットとして選択する。
【００４３】
その後，選択された接続ビットとユーザデータが合成出力回路５０６によって合成され，ＮＲＺＩ変換回路５０８に送られ，ＮＲＺＩ変換回路５０８は隣接するビット同士の排他的論理和演算によりＮＲＺＩ変換を行い記録系列５０９を出力する。この系では，８ビットの入力ユーザデータ後とに１ビットの接続ビットが付加されるため，出力ビットは９ビットとなり，符号化率は８／９となる。また，ラン長が８を越えないように接続ビットを選択する為，ｋ＝８となり，（０，８）ＲＬＬ符号となっている。
【００４４】
この例では，目標値として３．５から−３．５までの値を設定することが可能である。（この範囲外の場合符号空間が不足する為にＤＳＶをコントロールすることが出来ない。）
本実施例の符号化回路は実施例１と同様に図３の記録再生装置の一部（符号化回路５１）として用いることができる。本実施例の符号回路を目標値を２．５にしてとして動作させると，１シンボルあたりのマークとスペースのＤｕｔｙの比は５．７５：３．２５となる（２．５＝５．７５−３．２５）。１シンボルは９ビットの符号語に変化されるため，マークのＤｕｔｙ比は５．５／９×１００％＝約６４％となる。したがって，実施例１の光ディスク（スペースの方がマークよりも６ｄＢ高い）を用いた場合，図２より約１ｄＢのＳ／Ｎ比改善効果が得られることが分かる。
（実施例３）
本実施例では，実施例２の記録符号に，ユーザデータのスクランブルを組み合わせた例を示す。図１１は記録データのフォーマットを示したものである。ユーザデータ（ｃ）はスクランブルされた後，前述の８／９変換により，接続ビット７１を８ビットあたり１ビット挿入されて（０，８）ＲＬＬ符号に変換されて記録される。本実施例では，１１２バイトのユーザデータに１バイト“Ｓｅｅｄ”を付加してスクランブルを施し１１３バイトのデータとし，それを８／９変換で１１３×９＝１０１７ビットの記録系列に変化する。各記録データ系列の先頭部には２７ビット長の同期マーク（ＳＹＮＣ）が配置される。合計１０４４ビットにてＳｙｎｃフレームが構成されている。Ｓｙｎｃはデータ系列の１０Ｔマークと１０Ｔスペースの組の他，番号を表す部分からなり，番号の部分でＳｙｎｃフレームの連続性を判定したり，エラー訂正ブロック内での位置を同定し同期を取るのに利用される。ここでは詳細は割愛するが，この例では６４０個のＳｙｎｃフレームで一つのエラー訂正（ＥＣＣ）ブロックが構成されている。ＥＣＣブロックは計７１６８０バイトの元データが含まれ，これはこのうち６５５３６バイトが実際にユーザが使えるデータで残りは，エラー訂正用のパリティやＩＤが含まれる。Ｓｙｎｃ等も含めたトータルのフォーマット効率は８８．３％となっている。
【００４５】
図１３は本実施例のスクランブル回路を，図１２はスクランブル回路の動作原理を示している。ユーザデータはまず先頭部に任意のＳｅｅｄバイトを付加しその後，図１３のスクランブル回路に入力される。その際，スクランブル回路は実行的に変換後のスクランブルデータと次のユーザデータバイトの間で演算を行うように動作する。このため，デスクランブル時にはその逆演算を行うだけでよく，この演算，隣接する２バイトのみスクランブルデータを用いるだけで行えたデスクランブル時にシードの値を知る必要がない。すなわちシードの値によらず固定のアルゴリズムでデスクランブルが可能である。このため，記録時にシードを任意に選んで記録することが出来る。
【００４６】
本実施例では，記録時にスクランブルを任意に選べることを利用して，複数の種類Ｓｅｅｄを用いて変調を試行し，その複数の変調データ系列のうち最もＤＳＶのばらつきやラン長のばらつきが少ないものを選択して記録することが出来る。本実施例では，変調データ列の選択をＳｙｎｃフレーム単位で行った。これにより，記録データ系列の一様性が向上する。図１４は実施例２の符号をそのまま用いた場合と，本実施例のスクランブル方式を組み合わせた場合の記録符号のスペクトルを示したものである。本実施例の方式の方が低周波成分をより抑圧できている事がわかる。
【００４７】
本実施例の記録符号・フォーマットを用いて記録再生を行った場合と，従来の通常の８／９変換（マークスペースＤｕｔｙを１：１）に制御の場合と，さらに，前述の実施例２（Ｄｕｔｙを６４％に制御）を用いた場合で再生特性の比較をおこなった。このときの記録再生条件は，波長４０５ｎｍのレーザとＮＡ０．８５対物レンズを搭載した光学系を用い，トラックピッチ約０．２５μｍのランドグルーブ構造のディスク上に，線密度０．１２μｍ／ビットから０．０７０μｍ／ビットまで変えて記録再生を行った。線速度は約４．５ｍ／ｓである。再生パワーは０．３ｍＷであった。
【００４８】
結果を図１５に示した。本実施例の方式が常にエラー率が低く，記録再生特性に優れていることが分かる。本実施例ではではエラー率が１０−４になる時の線記録密度は０．０８μｍ／ビットとなっている。このときの記録容量はフォーマット効率Ｍまで考慮して１２０ｍｍディスクで約５６ＧＢに相当する。すなわち，本方式の適用により，従来比約１．４倍の密度向上効果があることがわかる。
【００４９】
ここでのバイトエラー率はエラー訂正を行う前の値である。一般的なエラー訂正方式ではバイトエラー率１０−２〜１０−３のものを１０―１２以下程度まで抑圧する訂正能力を持っている。
【００５０】
実際に本方式のスクランブルの前にユーザデータに任意のＭ系列などを掛け合わせるプリスクランブルを行っておく方が，スクランブル語のデータ系列の一様性が向上する為より望ましい。また，Ｓｅｅｄデータは必ずしも１バイト分必要ではなく例えば，Ｓｙｎｃデータの一部をＳｅｅｄとして用いることも可能で有り，このようにしてフォーマット効率の向上を図ることが出来る。
（実施例４）
図１７は，本発明の実施例における復調回路を示したものである。この復調回路は変換器６０１，電圧比較器６０２，積分器６０３及びローパスフィルタ６０４から構成されている。
【００５１】
この例では，データは記録媒体に，マークとスペースの比が３．２５：２．７５になるように記録されている。これはマークのＤｕｔｙ比としては３．２５／６×１００＝約５４％に相当する。
【００５２】
光ディスクから読み出された再生信号は，まず電圧比較器６０２に入力される。電圧比較器６０２には再生信号のほかに，電圧比較のための比較レベル，すなわち”０”，”１”の判定レベルが入力される。電圧比較器６０２では，チャネルクロック毎に再生信号と判定レベルとが比較され，再再生信号が判定レベルより小さい場合に”０”，大きい場合に”１”というようにデータ列が出力される。
【００５３】
この例に用いられる相変化型記録媒体では，マーク部分の反射率が，スペース部分の反射率より低いため，再生信号レベルはマーク部分で低く，スペース部分で高くなる。このため，電圧比較器６０２の出力は，マーク部分では”０”，スペース部分では”１”となる。
【００５４】
電圧比較器６０２から出力されたデータ列は，チャネルクロック毎に，変換器６０１に入力される。変換器６０１では，ある一定期間毎に入力された”０”の数と”１”の数の累積値がカウントされ，”０”の割合が，５４％よりも小さい場合には，正の電圧レベルが出力され，逆に，上記の”０”の割合が５４％よりも大きい場合には，負の電圧が出力される。変換器６０１の出力は，適当に定数が選ばれた積分器６０３及びローパスフィルタによって積算されて，上記の判定レベルとなり，上記の電圧比較器６０２に入力される。
【００５５】
このようにして，上記の”０”の割合が５４％よりも小さい場合には，上記の判定レベルが上がることによって，割合が大きくなり，逆に割合が５４％より大きい場合には，判定レベルが下がることによって，割合が小さくなる。このため，”０”割合が５４％に近づくように制御される。
【００５６】
これにより，電圧比較器６０２の出力する”０”の割合が５４％になるように制御されるため，上記の記録方法によってマークのＤｕｔｙ比が５４％となるように記録されたデータを，正しく復調することができる。
（実施例５）
図１８に，本発明の実施例における復調回路の別の例として，ＰＲＭＬを用いた例を示す。この復調回路は変換器７０１，電圧加算器７０２，ＰＲＭＬ復調器７０３，積分器７０４及びローパスフィルタ７０５から構成されており，上記の実施例４の復調回路における電圧比較器６０２を，電圧加算器７０２とＰＲＭＬ復調器７０３で構成されるブロックに置き換えたものとなっている。
【００５７】
光ディスクから読み出された再生信号は，電圧加算器７０２に入力される。電圧加算器７０２にはもうひとつ，再生信号に加算する加算信号が入力される。再生信号は，電圧加算器７０２によって加算信号と加算されて出力され，ＰＲＭＬ復調器７０３に入力される。この実施例で用いられているＰＲＭＬ復調器７０３は，上記の実施例１で，用いられているものと同じである。
【００５８】
この例に用いられる相変化型記録媒体では，実施例４に用いられる記録媒体と同様に，マーク部分の反射率が，スペース部分の反射率より低いため，再生信号レベルはマーク部分で低く，スペース部分で高くなる。
【００５９】
変換器７０１では，ある一定期間毎に入力された”０”の数と”１”の数の累積値がカウントされ，”０”の割合が，５４％よりも小さい場合には，負の電圧レベルが出力され，逆に，上記の”０”の割合が５４％よりも大きい場合には，正の電圧が出力される。
【００６０】
変換器７０１の出力は，適当に定数が選ばれた積分器７０４及びローパスフィルタ７０５によって積算されて，上記の加算信号となり，上記の電圧比較器７０２に入力される。
【００６１】
このようにして，上記の”０”の割合が５４％よりも小さい場合には，上記の加算信号のレベルが下がることによって，割合が大きくなり，逆に割合が５４％より大きい場合には，加算信号のレベルが上がることによって，割合が小さくなる。このため，”０”割合が５４％に近づくように制御される。
【００６２】
これにより電圧比較器７０２の出力する”０”の割合が５４％になるように制御されるため，上記の記録方法によってマークのＤｕｔｙ比が５４％となるように記録されたデータを正しく復調することができる。
【００６３】
本発明の実施の形態及び効果は以上の実施例に限られるものではない。
【００６４】
記録媒体は，上記の実施例で用いた相変化型に限られるものではなく，エンボスピットによって情報を記録する再生専用記録媒体を用いてもよい。また相変化型のようにスペース部分のノイズレベルがマーク部分のノイズレベルと比べて高いものに限られるものではなく，例えば色素や無機薄膜の追記型記録媒体，あるいは光磁気記録媒体のように，マーク部分のノイズレベルの方が高い傾向にある記録媒体を用いてもよい。実施例では，記録信号の変調方式として，（１，１０）変調及び（０，８）変調を用いたが，例えばＥＭＦ及びＥＭＦＰｌｕｓｅ　の（２，７）変調を用いてもよい。実施例ではデータの再生にＰＲ１２１を用いたが，他のクラスのものを使ってもよく，例えばＰＲ１１１１，ＰＲ１２２１あるいはＰＲ（−１，０，１）を使うこともできる。記録再生に用いるレーザの波長として，６３０−６５０ｎｍのものを用いてもよい。またヘッドの開口比は，０．６５や０．７５でもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、媒体の持つＳ／Ｎを最大限に発揮することの出来る高Ｓ／Ｎ記録再生の記録再生方法を提供することが出来るため，高速かつ高密度光ディスクシステムの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の記録マークとスペースの関係を説明する図。
【図２】本発明の原理説明図。
【図３】本発明の１実施例の装置構成を表す図。
【図４】本発明の１実施例の記録符号。
【図５】本発明の１実施例の符号化回路説明。
【図６】光ディスクのでマークとスペースでノイズが異なる原因を説明する図。
【図７】本発明でＤＳＶ制御の概念を示す図。
【図８】本発明の１実施例で低周波域スペクトルの抑制効果を示す図。
【図９】本発明の効果を表す図。
【図１０】本発明の１実施例の符号化回路。
【図１１】本発明の１実施例のデータフォーマットを説明する図。
【図１２】本発明の１実施例のスクランブル装置の動作概念図。
【図１３】本発明の１実施例のスクランブル装置の回路構成例。
【図１４】本発明の１実施例で低周波域スペクトルの抑制効果を示す図。
【図１５】本発明の効果を表す図。
【図１６】本発明の一実施例記録媒体のノイズ分布を示す図。
【図１７】本発明の一実施例の信号復調回路構成例。
【図１８】本発明の一実施例の信号復調回路構成例。
【符号の説明】
１…記録媒体，２…記録再生ヘッド，６…上位装置，
２１…光スポット，２２…光ビーム，
２３…対物レンズ，２４…レンズ，２５…レーザ光源，
３１…アクチュエータ，
４１…再生ブロック，４２…アドレス検出回路，４３…フォーマット制御回路，
４４…復調回路，４５…信号処理回路，４６…復号回路，
５１…符号化回路，５２…レーザドライバ，
６１…ホストインターフェース，
７１…接続ビット，
４０１…４−６変換器，４０２…次ステートレジスタ，４０３…前符号語レジスタ，
４０４…ユーザデータ，４０６…ＤＳＶカウンタ，４０７…目標値レジスタ，
５０１…ユーザデータ，５０２…変換符号語，５０３…ラン長カウンタ，
５０４…ＤＳＶカウンタ，５０５…接続ビット選択器，５０６…出力合成回路，
５０７…目標値レジスタ，５０８…ＮＲＺＩ変換回路，５０９…記録ビット系列，
６０１…変換器，６０２…電圧比較器，６０３…積分器，６０４…ローパスフィルタ，
７０１…変換器，７０２…電圧加算器，７０３…ＰＲＭＬ復調器，
７０４…積分器，７０５…ローパスフィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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