(57)【要約】【課題】  サーボ制御が不安定にならないような振幅正規化信号を使用して多値データの振幅正規化を適正に行えるようにする。【解決手段】  振幅正規化信号として孤立波の状態で配置された２個の異なる値（例えば、７と１）の多値データを使用しているので、直流成分が少なく、光ディスクのサーボ制御が不安定にならないようにすることができ、かつ、１個の孤立波、例えば７に基づきＰＬＬ回路によって多値データのサンプリングを行わせることができるようにした。【選択図】    図３
2005228390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量毎の２値情報がｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換され、当該多値データに所定の多値データからなる同期信号が付加され、かつ、２個の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号が、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入された多値データが記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】
所定量毎の２値情報がｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換され、当該多値データに所定の多値データからなる同期信号が付加され、かつ、３個以上の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号が、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入された多値データが記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、
その再生信号から同期信号を検出する手段と、
検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、
検出された前記振幅正規化信号における１個の多値データに同期した多値データ周期のクロック信号を生成する手段と、
生成された前記クロック信号によって前記再生信号をデジタル信号に変換する手段と、
前記振幅正規化信号の異なる値の２個の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データのデジタル信号値を正規化する手段と、
を備えることを特徴とする情報再生装置。
【請求項４】
請求項２記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、
その再生信号から同期信号を検出する手段と、
検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、
検出された前記振幅正規化信号における１個の多値データに同期した多値データ周期のクロック信号を生成する手段と、
生成された前記クロック信号によって前記再生信号をデジタル信号に変換する手段と、
前記振幅正規化信号の３個以上の異なる値の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正して正規化する手段と、
を備えることを特徴とする情報再生装置。
【請求項５】
請求項１記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、
その再生信号をデジタル信号に変換する手段と、
変換された前記デジタル信号から同期信号を検出する手段と、
検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、
検出された前記振幅正規化信号における１個の多値データの時間位置を基準にして、多値データに対応するデジタル信号をサンプリングする手段と、
前記振幅正規化信号の異なる値の２個の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データのデジタル信号値を正規化する手段と、
を備えることを特徴とする情報再生装置。
【請求項６】
請求項２記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、
その再生信号をデジタル信号に変換する手段と、
変換された前記デジタル信号から同期信号を検出する手段と、
検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、
検出された振幅正規化信号における１個の多値データの時間位置を基準にして、多値データに対応するデジタル信号をサンプリングする手段と、
前記振幅正規化信号の３個以上の異なる値の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正して正規化する手段と、
を備えることを特徴とする情報再生装置。
【請求項７】
検出された複数の振幅正規化信号における、異なる値の多値データに対応するデジタル信号値の各平均値を基準値として、デジタル信号を正規化する、ことを特徴とする請求項３ないし６の何れか一記載の情報再生装置。
【請求項８】
前記振幅正規化信号における２個の異なる値の多値データは、その孤立波の振幅が０ではない最小値と最大値との多値データである、ことを特徴とする請求項３又は５記載の情報再生装置。
【請求項９】
ｎ≧４であり、前記振幅正規化信号における２個の異なる値の多値データは、その孤立波の振幅が０ではない最小値と最大値とその間の値との多値データである、ことを特徴とする請求項４又は６記載の情報再生装置。
【請求項１０】
前記振幅正規化信号における３個以上の異なる値の多値データの内、その孤立波の振幅が最大となる多値データを当該振幅正規化信号の中央に配置する、ことを特徴とする請求項４又は６記載の情報再生装置。
【請求項１１】
所定量毎の２値情報をｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換する手段と、
変換された前記多値データに所定の多値データからなる同期信号を付加する手段と、
２個の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号を、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入する手段と、
前記同期信号が付加され前記振幅正規化信号が挿入された多値データを情報記録媒体に記録する手段と、
を備えることを特徴とする情報記録装置。
【請求項１２】
所定量毎の２値情報をｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換する手段と、
変換された前記多値データに所定の多値データからなる同期信号を付加する手段と、
３個以上の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号を、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入する手段と、
前記同期信号が付加され前記振幅正規化信号が挿入された多値データを情報記録媒体に記録する手段と、
を備えることを特徴とする情報記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多値データを扱う情報記録媒体、情報再生装置及び情報記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームを用いて情報の記録や再生を行う光ディスク装置は、高密度・大容量の情報記録装置として注目されている。特に、最近では光ディスクの記録密度を上げるため、３値記録を始めとする多値記録方式が研究されている。
【０００３】
このような多値記録方式に関して、例えば、特許文献１の「多値データサンプリング装置と多値データのサンプリング方法」によれば、多値データの再生信号をデジタル信号に変換し、検出した同期信号の最大値と最小値の連続する部分の平均値を各々算出し、次の同期信号までのデジタル信号を正規化し、また、同期信号中の多値データの最大値と最小値とが交互に繰返される部分を使用して、多値データをサンプリングするための基準タイミングを生成することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２の「記録媒体」によれば、多値データと、多値データをサンプリングするためのクロックマークと、同期信号からなるデータフォーマットを備える記録媒体が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３の「情報再生装置」によれば、情報記録媒体からの再生信号をデジタル処理して、２値又は多値データを抽出（サンプリング）する装置が提案されており、同期信号の振幅を基準にして、多値データの振幅正規化処理（ＡＧＣ処理）を行うようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１６４２４公報
【特許文献２】特開２００４−５９４９公報
【特許文献３】特開２００４−１３９４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１による場合、検出した１個の同期信号における最大値と最小値の各々の平均値を算出しているので、偶発的なノイズや光ディスク等の傷や汚れ等によって、信号値が部分的に異常な値になると、正規化後の信号値も異常になるという問題がある。また、同期信号単位で正規化処理の基準値を算出しているので、同期信号の周期よりも短い周期の振幅変動は除去できないという問題がある。
【０００８】
本発明者は、この問題を解決する方式（新規方式という）を発明したので、図９ないし図１４を参照して説明する。
【０００９】
まず、その概要を説明すると、第１には、所定量（例えば、セクター）毎の情報をｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換し、連続する複数個の第１の値の多値データと、連続する複数個の第２の値の多値データとからなる同期信号を付加した再生信号を入力し、当該再生信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号から同期信号を検出し、複数個の同期信号における第１の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値と第２の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値とを使用して同期信号に挟まれたデジタル信号を正規化するようにした多値データの振幅正規化方式である。
【００１０】
第２には、所定量（例えば、セクター）毎の情報をｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換し、当該多値データに所定の間隔で、連続する複数個の第１の値の多値データと、連続する複数個の第２の値の多値データとからなる振幅正規化信号を挿入し、さらに同期信号を付加した再生信号を入力し、当該再生信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号から同期信号を検出し、その後、上記振幅正規化信号を検出し、複数個の振幅正規化信号における第１の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値と第２の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値とを使用して、同期信号に挟まれたデジタル信号を正規化するようにした多値データの振幅正規化方式である。
【００１１】
特に、第２の方式に関しては、２個の同期信号の間で検出した全ての振幅正規化信号における第１の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値と第２の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値とを使用して、２個の同期信号に挟まれたデジタル信号を正規化し、或いは、検出した連続する２個の振幅正規化信号と、その前後で検出した複数個の振幅正規化信号における、第１の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値と第２の値の多値データに対応するデジタル信号の平均値とを使用して、２個の振幅正規化信号に挟まれたデジタル信号を正規化することが望ましい。
【００１２】
まず、図９に、第１の方式で使用する多値データの再生信号波形の例を示す。ここでは、４値（レベル０〜３）の信号を示した。「３３０００００３３３３３００」の部分が同期信号を示し、その後に所定量単位のデータが続く。ここでは５１２個を１単位とし、これをセクターと呼ぶことにする。同期信号を検出する時は、１個のしきい値（例えば、レベル１と２に対応する信号値の平均値）で同期信号を検出できれば、検出が容易になる。そこで、「０」と「３」のデータの連続数が明確になるように、同期信号は「３３」で開始し、「００」で終了させている。
【００１３】
以下に、図１０に示した第１の方式例の動作を説明する。まず、再生信号をＡＤ（アナログ／デジタル）変換器１０１でデジタル信号に変換し、メモリ１０２に蓄積する。同期信号検出回路１０３では、メモリ１０２上のデータを読み出し、しきい値判定して同期信号を検出する。同期信号は１個ではなく、連続する複数個の同期信号を検出する。その後、平均値算出回路１０４によって、同期信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を各々算出する。正規化回路１０５では、平均値算出回路１０４から出力された各々の平均値を使用して、セクターデータのデジタル信号を正規化する。図１１に、検出した連続する複数個の同期信号と正規化するセクターデータと位置関係の例を示す。ここでは、連続する６個の同期信号を検出して、各同期信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を各々算出し、３番目と４番目の同期信号で挟まれたセクターデータのデジタル信号を正規化する場合を示している。正規化処理の演算式の一例を以下に示す。
【００１４】
Ｙ＝（Ｘ−Ｐ）／（Ｑ−Ｐ）
Ｘ：正規化前のデジタル信号値
Ｙ：正規化後のデジタル信号値
Ｐ：同期信号上の「３」に対応するデジタル信号の平均値
Ｑ：同期信号上の「０」に対応するデジタル信号の平均値
【００１５】
従来は、特許文献１中の段落［００４１］〜［００４３］に記載されているように、１個の同期信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を各々算出し、次の同期信号までのセクターデータのデジタル信号を正規化していた。つまり、図１１における３番目の同期信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を使用して、その後のセクターデータを正規化しているものである。この場合、３番目の同期信号において、ノイズやディスク上の傷や汚れ等によって部分的に異常な信号値が含まれると、正規化処理が正常に行われなくなる。この点、この第１の方式では、複数個の同期信号の平均値を使用しているので、部分的に異常な信号値の影響を低減できる。また、平均値を算出する時に、事前に最大値と最小値を除外して平均値を算出すれば、部分的に異常な信号値の影響を更に低減することができる。
【００１６】
次に、図１２を参照して第２の方式例について説明する。この方式例で入力する再生信号には、図９に示した再生信号のセクターデータに、所定の間隔で振幅正規化信号を挿入する。図１３に、振幅正規化信号の一例を示す。ここでは、一例として、６４個のセクターデータに１個の振幅正規化信号を挿入する。振幅正規化信号は同期信号と区別するために、データパターンを「３３０００３３３００」とし、「０」と「３」の連続数を変えている。
【００１７】
同期信号の検出と同様に、振幅正規化信号の検出にも、１個のしきい値（例えば、レベル１と２に対応する信号値の平均値）で検出できれば検出が容易になる。そこで、「０」と「３」のデータの連続数が明確になるように、同期信号は「３３」で開始し、「００」で終了させている。図１４に、同期信号と振幅正規化信号とセクターデータの位置関係を示した。
【００１８】
以下に、図１２に示す方式例の動作を説明する。まず、再生信号をＡ／Ｄ変換器１０１でデジタル信号に変換し、メモリ１０２に蓄積する。同期信号検出回路１０３では、メモリ１０２上のデータを読み出し、しきい値判定して同期信号を検出する。同期信号を検出した後、同期信号の位置を基準にして、振幅正規化信号検出回路１０６によって、セクター内の振幅正規化信号を検出する。その後、平均値算出回路１０４によって、振幅正規化信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を各々算出する。正規化回路１０５では、平均値算出回路１０４から出力された各々の平均値を使用して、セクターデータのデジタル信号を正規化する。
【００１９】
これにより、セクター内に挿入した各振幅正規化信号によって、セクターの信号振幅の変動を検出できるので、同期信号よりも短い周期の振幅変動を除去できる。また、セクター内の全振幅正規化信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を使用して正規化を行っているので、振幅正規化信号上の部分的に異常な信号値の影響を低減できる。この場合も、平均値を算出する時に、事前に最大値と最小値を除外して平均値を算出すれば、部分的に異常な信号値の影響を更に低減させることができる。
【００２０】
なお、第２の方式に関して、上述の説明では、セクター内の全振幅正規化信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を使用して、セクター内の全データのデジタル信号を正規化しているが、変形例として、２個の振幅正規化信号で挟まれた６４個のセクターデータを１単位として正規化を行うようにしてもよい。例えば、図１４に示した５番目のセクターデータ（６４個）を正規化する時は、２番目から７番目の６個の振幅正規化信号上の「０」と「３」に対応するデジタル信号の平均値を使用する。つまり、正規化の対象となるセクターデータ（６４個）を中心として６個の振幅正規化信号を使用する。１番目や８番目等の同期信号に近いセクターデータ（６４個）を正規化する時は、同期信号や隣接セクターの振幅正規化信号を使用する。
【００２１】
これによれば、全てのセクターデータを一括して正規化するよりも、セクター内の信号振幅の変動をより正確に反映した振幅の正規化が行えるので、同期信号よりも短い周期の振幅変動を除去できる。更に、複数個の振幅正規化信号を使用して平均値を算出しているので、振幅正規化信号上の部分的に異常な信号値の影響を低減できる。この場合も、平均値を算出する時に、事前に最大値と最小値を除外して平均値を算出すれば、部分的に異常な信号値の影響を更に低減させることができる。
【００２２】
また、この方式に関して、多値データとしては４値に限らず、８値等の他の多値データにも適用可能である。また、正規化処理の基準値として、最大値の「０」と最小値の「３」を使用しているが、これに限らず、「１」と「２」等の他の異なる値を使用してもよい。
【００２３】
ところが、このような新規方式を含めて、特許文献１〜３には、まだ、以下のような問題がある。
【００２４】
まず、特許文献１の場合、連続する同一の多値データからなる信号部分は、一時的に直流成分を持つので、光ディスクのサーボ制御が不安定になり、振幅を正規化する時の基準値としては適さない。また、多値データをサンプリングするための基準タイミングを生成する信号が、同期信号中の多値データの最大値と最小値とが交互に繰返される信号であるため、記録密度が高くなると、符号間干渉により、その振幅が小さくなって、ノイズの影響を受けやすくなり、安定して多値データをサンプリングできないという問題がある。
【００２５】
この点、特許文献２の場合、多値データをサンプリングするための基準タイミングを生成する信号が、前後に「０」を配置した、符号間干渉の無い孤立波によるクロックマークになっており、これを検出してＰＬＬ回路やデジタル信号処理で多値データをサンプリングする方法が開示されており、特許文献１の多値データのサンプリングについては問題が解消されているものの、再生信号の振幅を正規化する方法が欠落している。ちなみに、特許文献１のように、同期信号の最大値と最小値とを使用して正規化することも可能であるが、振幅の正規化については、同じ問題が発生する。
【００２６】
特許文献３の場合、同期信号の振幅を基準にして、多値データの振幅正規化処理（ＡＧＣ処理）を行うものであり、偶発的なノイズや光ディスク等の傷や汚れ等によって、同期信号に異常値が含まれると、正規化後の信号値も異常になるという問題がある。
【００２７】
さらに、上述した新規方式の場合、図９や図１３に示したような連続する同一の多値データからなる信号を振幅正規化信号として使用しているものであり、この信号部分は一時的に直流成分を持つので、光ディスクのサーボ制御が不安定になり、振幅を正規化する時の基準値としては適さない。また、多値データをサンプリングする方法が欠落している。
【００２８】
本発明の目的は、サーボ制御が不安定にならないような振幅正規化信号を使用して多値データの振幅正規化を適正に行えるようにすることである。
【００２９】
加えて、その振幅正規化信号によって、多値データのサンプリングも行えるようにすることである。
【００３０】
併せて、偶発的なノイズや光ディスク等の傷や汚れ等によって、振幅正規化信号に異常値が含まれても、その影響を防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
請求項１記載の発明の情報記録媒体は、所定量毎の２値情報がｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換され、当該多値データに所定の多値データからなる同期信号が付加され、かつ、２個の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号が、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入された多値データが記録されている。
【００３２】
請求項２記載の発明の情報記録媒体は、所定量毎の２値情報がｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換され、当該多値データに所定の多値データからなる同期信号が付加され、かつ、３個以上の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号が、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入された多値データが記録されている。
【００３３】
請求項３記載の発明の情報再生装置は、請求項１記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、その再生信号から同期信号を検出する手段と、検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、検出された前記振幅正規化信号における１個の多値データに同期した多値データ周期のクロック信号を生成する手段と、生成された前記クロック信号によって前記再生信号をデジタル信号に変換する手段と、前記振幅正規化信号の異なる値の２個の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データのデジタル信号値を正規化する手段と、を備える。
【００３４】
請求項４記載の発明の情報再生装置は、請求項２記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、その再生信号から同期信号を検出する手段と、検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、検出された前記振幅正規化信号における１個の多値データに同期した多値データ周期のクロック信号を生成する手段と、生成された前記クロック信号によって前記再生信号をデジタル信号に変換する手段と、前記振幅正規化信号の３個以上の異なる値の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正して正規化する手段と、を備える。
【００３５】
請求項５記載の発明の情報再生装置は、請求項１記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、その再生信号をデジタル信号に変換する手段と、変換された前記デジタル信号から同期信号を検出する手段と、検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、検出された前記振幅正規化信号における１個の多値データの時間位置を基準にして、多値データに対応するデジタル信号をサンプリングする手段と、前記振幅正規化信号の異なる値の２個の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データのデジタル信号値を正規化する手段と、を備える。
【００３６】
請求項６記載の発明の情報再生装置は、請求項２記載の情報記録媒体から信号を再生する手段と、その再生信号をデジタル信号に変換する手段と、変換された前記デジタル信号から同期信号を検出する手段と、検出された前記同期信号から振幅正規化信号を検出する手段と、検出された振幅正規化信号における１個の多値データの時間位置を基準にして、多値データに対応するデジタル信号をサンプリングする手段と、前記振幅正規化信号の３個以上の異なる値の多値データに対応するデジタル信号値を基準値として、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正して正規化する手段と、を備える。
【００３７】
請求項７記載の発明は、請求項３ないし６の何れか一記載の情報再生装置において、検出された複数の振幅正規化信号における、異なる値の多値データに対応するデジタル信号値の各平均値を基準値として、デジタル信号を正規化する。
【００３８】
請求項８記載の発明は、請求項３又は５記載の情報再生装置において、前記振幅正規化信号における２個の異なる値の多値データは、その孤立波の振幅が０ではない最小値と最大値との多値データである。
【００３９】
請求項９記載の発明は、請求項４又は６記載の情報再生装置において、ｎ≧４であり、前記振幅正規化信号における２個の異なる値の多値データは、その孤立波の振幅が０ではない最小値と最大値とその間の値との多値データである。
【００４０】
請求項１０記載の発明は、請求項４又は６記載の情報再生装置において、前記振幅正規化信号における３個以上の異なる値の多値データの内、その孤立波の振幅が最大となる多値データを当該振幅正規化信号の中央に配置する。
【００４１】
請求項１１記載の発明の情報記録装置は、所定量毎の２値情報をｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換する手段と、変換された前記多値データに所定の多値データからなる同期信号を付加する手段と、２個の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号を、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入する手段と、前記同期信号が付加され前記振幅正規化信号が挿入された多値データを情報記録媒体に記録する手段と、を備える。
【００４２】
請求項１２記載の発明の情報記録装置は、所定量毎の２値情報をｎ値（ｎ≧３である整数）の多値データに変換する手段と、変換された前記多値データに所定の多値データからなる同期信号を付加する手段と、３個以上の異なる値の多値データを孤立波の状態で配置した振幅正規化信号を、前記同期信号と所定の位置関係と所定の間隔で挿入する手段と、前記同期信号が付加され前記振幅正規化信号が挿入された多値データを情報記録媒体に記録する手段と、を備える。
【発明の効果】
【００４３】
請求項１記載の発明によれば、２個の孤立波からなる振幅正規化信号が挿入された多値データが記録されている情報記録媒体であるので、信号再生時に、振幅正規化信号部の直流成分を少なくして、光ディスクのサーボ制御が不安定にならないようにすることができ、更に、その内の１個の多値データを使用して多値データのサンプリングを行わせることもできる。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、３個以上の孤立波からなる振幅正規化信号が挿入された多値データが記録されている情報記録媒体であるので、信号再生時に、振幅正規化信号部の直流成分を少なくして、光ディスクのサーボ制御が不安定にならないようにすることができ、更に、その内の１個の多値データを使用して多値データのサンプリングを行わせることもできる。
【００４５】
請求項３記載の発明によれば、振幅正規化信号として２個の孤立波を使用しているので、直流成分を少なくして、光ディスクのサーボ制御が不安定にならないようにすることができ、１個の孤立波によってＰＬＬ回路によって多値データのサンプリングも行うことができる。
【００４６】
請求項４記載の発明によれば、振幅正規化信号として３個以上の孤立波を使用しているので、直流成分を少なくして、光ディスクのサーボ制御が不安定にならないようにすることができ、１個の孤立波によってＰＬＬ回路によって多値データのサンプリングも行うことができ、更に、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正することもできる。
【００４７】
請求項５記載の発明によれば、振幅正規化信号として２個の孤立波を使用しているので、直流成分を少なくして、光ディスクのサーボ制御が不安定にならないようにすることができ、１個の孤立波によるデジタル信号処理によって多値データのサンプリングも行うことができる。
【００４８】
請求項６記載の発明によれば、振幅正規化信号として３個以上の孤立波を使用しているので、直流成分を少なくして、光ディスクのサーボ制御が不安定にならないようにすることができ、１個の孤立波によるデジタル信号処理によって多値データのサンプリングも行うことができ、更に、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正することもできる。
【００４９】
請求項７記載の発明によれば、請求項３ないし６記載の発明において、複数の振幅正規化信号の異なる値の多値データに対応するデジタル信号値の各平均値を基準値として振幅を正規化しているので、振幅正規化信号に異常値が含まれていても、その影響を防止することができる。
【００５０】
請求項８記載の発明によれば、請求項３又は５記載の発明において、振幅正規化信号における２個の異なる値の多値データとして、その孤立波の振幅が０ではない最小値と最大値との多値データを使用しているので、情報記録媒体に変化を与えること（マークの形成）によって記録された多値データの振幅をより精度良く正規化することができる。
【００５１】
請求項９記載の発明によれば、請求項４又は６記載の発明において、振幅正規化信号における３個以上の異なる値の多値データとして、その孤立波の振幅が０ではない最小値と最大値とその間の値との多値データを使用しているので、情報記録媒体に変化を与えること（マークの形成）によって記録された多値データの振幅をより精度良く正規化することができる。
【００５２】
請求項１０記載の発明によれば、請求項４又は６記載の発明において、振幅正規化信号における３個以上の異なる値の多値データの内、その孤立波の振幅が最大となる多値データを振幅正規化信号の中央に配置しているので、多値データ周期のクロック信号を同期させる多値データ、或いは、多値データをサンプリングする時の時間位置の基準となる多値データの検出を容易にすることができる。
【００５３】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１記載の発明の情報記録媒体を得るための情報記録装置を提供することができる。
【００５４】
請求項１２記載の発明によれば、請求項２記載の発明の情報記録媒体を得るための情報記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。
【００５６】
［第一の実施の形態］
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。光ディスク（情報記録媒体）１に対して多値情報の記録・再生を実現するための本実施の形態の光ディスク装置の概略構成例を図１に示す。この光ディスク装置は、本発明の情報再生装置及び情報記録装置を実現するものである。なお、図１では本実施の形態に関係する必要最低限の構成要素をその機能ブロックを含めて示したものである。
【００５７】
本実施の形態の光ディスク装置は、記録系の構成として、２値多値変換手段２、同期信号付加手段３、振幅正規化信号挿入手段４及び信号記録手段５が設けられている。また、再生系の構成として、信号再生手段６、同期信号検出手段７、振幅正規化信号検出手段８、同期クロック生成手段（ＰＬＬ回路）９、ＡＤ変換手段１０、同期信号検出手段１１、振幅正規化信号検出手段１２、振幅正規化手段１３及び多値２値変換手段１４が設けられている。ここに、信号記録手段５及び信号再生手段６は、半導体レーザ（ＬＤ）、対物レンズ、光学系等を備えて光ディスク１に対してレーザビームを照射するための光ピックアップや半導体レーザを発光駆動させるためのＬＤドライブ回路などにより構成されている。
【００５８】
図１に示す光ディスク装置は、２値データの入力を受けて、多値データに変換して光ディスク１に記録する一方、光ディスク１から多値データを再生して２値データに変換して再生出力する。以下に、その動作を説明する。
【００５９】
まず、所定量毎の情報データである２値データを２値多値変換手段２によって多値データに変換する。以後、これを「情報多値データ」と呼ぶ。更に、同期信号付加手段３によって所定の多値データからなる同期信号を付加する。
【００６０】
図２に同期信号の一例を示す。本実施の形態では、多値データは０から７の値をとる８値のデータとする。多値データを光ディスク１に記録する場合は、データを記録していない状態を、多値データ０が記録された状態であると考える。例えば、参考文献「RICOH TECHNICAL REPORT No.28, 2002 p.34-p.41 技術論文 相変化型光ディスクへの多値記録技術」のｐ.３６のFig.４に示されるように、相変化型光ディスクに光学的反射率が低くなる部分（以後、「マーク」と呼ぶ。）をレーザ光照射によって形成し、そのマークの大きさを多値データによって変化させる。そのマークに弱いレーザ光を照射すると、反射光量が変化し、その反射光を光電変換によって電気信号に変換すると、ｐ．３５のFig.２に示されるような再生信号が得られる。マークの大きさを７段階に変化させているので、データを記録していない状態を含めると、再生信号は８値の信号になる。マークが最大の時が最も反射率が低く、従って再生信号値も小さくなる。この時の多値データを７とする。
【００６１】
同期信号は所定量のデータ（多値データ）を区別するための信号であり、再生時に検出しやすく、情報多値データ中には発生しにくい多値データパターン「０００００００７７７７７７７００」とした。同期信号を付加した後、更に、振幅正規化信号挿入手段４によって、所定の間隔で振幅正規化信号を挿入する。
【００６２】
図３に振幅正規化信号の一例を示す。光ディスク１の再生信号は、ディスクの面振れ等によりその振幅が変動するため、再生信号から正確に多値データを検出するために振幅を安定化させる必要がある。そのために信号に定期的に基準値を示す信号を挿入し、この基準値が一定になるように信号の正規化を行い、信号振幅を安定させる。正規化処理には２個の基準値が必要であるため、振幅正規化信号には多値データの７と１とを孤立波として配置し、「００７００１００」のデータパターンとした。
【００６３】
一般に、記録密度の高い光ディスクの再生信号では符号間干渉が発生し、１個のデータを記録すると、その影響が隣接データに及ぶ。例えば、多値データ系列として、「００７００」を記録しても、その再生信号では、７の両端のデータは０であるにもかかわらず、その信号値は０の信号値とは異なる。しかし、中央の多値データ７については、隣接データが０であるため、その影響は無い。このように、隣接データからの影響が無く、自身のデータの信号値を再生する状態を「孤立波」と呼ぶ。これにより、一定の基準値としての信号値が得られる。信号を正規化する場合は、できるだけ離れた値であることが好ましいので、多値データして７と０を使用し、「００７０００００」でも良い。
【００６４】
図４に、同期信号、振幅正規化信号、情報多値データの配置を示す本実施の形態のデータフォーマットの一例を示す。３５個毎の多値データに振幅正規化信号を挿入する。１個の振幅正規化信号から始まる４３個の多値データ系列をここでは、「クラスタ」と呼ぶ。５４４個（＝１９個＋３５個×１５クラスタ）の情報多値データに１個の同期信号を付加する。同期信号を含むクラスタから始まる１６クラスタ分の多値データを、ここでは「１フレーム」と呼ぶ。光ディスクには、入力した２値情報の量に応じて、この１フレームのフォーマットのデータを連続して記録する。
【００６５】
以上のように生成された多値データを信号記録手段５にて、光ディスク１に記録する。一例として、上述の参考文献ｐ.３７−ｐ.３８にあるように、光ディスクにはＤＶＤ＋ＲＷを使用し、レーザ光の波長が６５０ｎｍである光ピックアップを使用する。より高密度記録ができる青レーザとそのレーザ波長に対応した相変化型の光ディスクを使用しても良い。信号記録手段５には、多値データに対応して光ディスク１上に形成されるマークの大きさを変化させるように、レーザ光強度を変化させる変調回路も含む。
【００６６】
次に、信号再生手段６により、一定の弱い光量のレーザ光を光ディスク１に照射し、その反射光を光電変換して、再生信号を得る。再生信号は、連続して変化するアナログ信号であるため、個々の多値データに対応する信号値をサンプリングして、多値データを再生する必要がある。そのために、まず同期信号検出手段（アナログ回路）７にて、固定しきい値によって再生信号を２値化して、同期信号を検出する。
【００６７】
図５に、同期信号を検出する方法の一例を示す。同期信号と振幅正規化信号は隣接しているため、固定しきい値で再生信号を２値化すると、図中の２値化信号（HighとLow）が得られる。この２値化信号において、Highの時間長が概ねＡ、Lowの時間長が概ねＢであり、両者がこの順序で隣接していれば、同期信号と判断できる。Ａは１２個の多値データの時間長、Ｂは７個の多値データの時間長である。また、このようにして検出した複数の同期信号の間隔が、５４４個の多値データの時間長、或いはその複数倍であることを検出条件に含めると、更に同期信号の検出精度が高まる。同期信号の検出にはこのような論理処理も必要であるため、アナログ回路だけではなく一部論理回路も含む。
【００６８】
同期信号を検出した後、振幅正規化信号検出手段（アナログ回路）８にて、振幅正規化信号を検出する。振幅正規化信号は、同期信号に対して一定の位置関係（直前）にあり、また、一定の間隔（４３個の多値データ周期）で挿入されている。この条件から、再生信号中の振幅正規化信号を検出し、振幅の大きな孤立波である多値データ７の極小値を検出し、パルスを出力する。
【００６９】
同期クロック生成手段（ＰＬＬ回路）９にて、振幅正規化信号検出手段（アナログ回路）８から出力されたパルスに同期した多値データ周期のクロック信号を出力する。このクロック信号を使用して、ＡＤ（Analog to Digital）変換手段１０で再生信号をデジタル信号に変換し、個々の多値データに対応するデジタル信号値を出力する。以後の処理は全てデジタル処理で行う。
【００７０】
ＰＬＬ回路９で生成したクロックは、その周期に若干の変動がある。例えば、同期信号の周期は多値データ５４４個分であるが、１，２個から数個増減する場合がある。同様に、振幅正規化信号の多値データ７の周期は、多値データ４３個分であるが、数個増減する場合がある。そこで、同期信号検出手段（デジタル処理）１１にて、多値データ単位のデジタル信号値から同期信号を検出する。同期信号検出手段（アナログ回路）１１では、図５における時間長ＡとＢから同期信号を検出したが、ここでは、デジタル値によるしきい値でデジタル信号を２値化し、HighとLowの時間長を多値データの個数で計数して、同期信号を検出する。
【００７１】
検出した同期信号から、振幅正規化信号検出手段（デジタル処理）１２で、同期信号との位置関係と周期性を利用して、振幅正規化信号を検出し、その中で最小値のデジタル信号値を検出して多値データ７を検出する。検出した２個の振幅正規化信号における多値データ７の間隔が、多値データ４３個分であれば、ＰＬＬ回路９によって正しく多値データがサンプリングされたことになる。４３個ではない場合は、そのクラスタ内の各多値データのデジタル信号値から、多値データの間の値を補間し、２個の振幅正規化信号における多値データ７の間隔を等間隔で分割して、１クラスタから４３個の多値データをサンプリングし直す。このようにして、振幅正規化信号の１個の孤立波を使用して、多値データが正しくサンプリングされていることを確認でき、正しくサンプリングされていない場合はサンプリングをし直して、１クラスタ内の正しい個数の多値データを出力できる。
【００７２】
次に、振幅正規化手段１３において、デジタル信号を正規化し信号を安定化させる。まず、正規化するための基準値を算出する。１フレーム内の１６個の振幅正規化信号における多値データ７と１の平均値を各々算出し、式１によって１フレーム内の各多値データのデジタル信号値を正規化する。ここでは、多値データ０をデジタル信号値０．７に、多値データ７をデジタル信号値０．０に対応するように正規化している。従って、多値データ７と１の平均値を各々０．０と０．６に対応させている。
【００７３】
Ｙ＝０．６×（Ｘ−Ｓ１）／（Ｓ２−Ｓ１）  ……………（式１）
Ｘ：正規化前のデジタル信号値
Ｙ：正規化後のデジタル信号値
Ｓ１：多値データ７のデジタル信号の平均値
Ｓ２：多値データ１のデジタル信号の平均値
【００７４】
ここでは一例として、正規化の基準値として、１フレーム内の１６個の振幅正規化信号における多値データ７と１の平均値を使用したが、１６個以外でも良い。例えば、２個の振幅正規化信号の多値データ７と１の平均値を使用して、その間に挟まれた１クラスタ分の多値データを正規化しても良い。また、４クラスタ内に含まれる４個の振幅正規化信号の多値データ７と１の平均値を使用して、４クラスタ分の多値データを正規化しても良い。更に、１フレームに留まらず、数フレーム分に含まれる振幅正規化信号の多値データ７と１の平均値を使用して、数フレーム分の多値データを正規化しても良い。
【００７５】
最後に、多値２値変換手段１４によって、正規化された多値データからデジタル信号処理によって２値データへ変換して出力する。ここには、隣接する多値データ間の符号間干渉を除去する波形等化処理等を含む。
【００７６】
なお、本実施の形態では、振幅正規化信号に２個の孤立波を含んでいるが、これを３個にしても良い。図６にこの例を示す。３個の孤立波として、多値データ７、３、１を使用した。これにより、振幅正規化信号を構成する多値データの個数が８個から１１個に増加する。このため、１フレームの多値データの個数や、１クラスタの多値データの個数が変化する。この変更を考慮して、同期信号と振幅正規化信号を検出すれば、多値データのサンプリングを本実施の形態の場合と同様に行える。
【００７７】
振幅正規化手段１３においては、３個の基準値を使用して正規化を行い、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正する。以下に正規化の式２を示す。ここでは、多値データ０をデジタル信号値０．７に、多値データ７をデジタル信号値０．０に対応するように正規化している。従って、多値データ７と３と１の平均値を各々０．０と０．４と０．６に対応させている。
【００７８】
(１)  Ｘ≧Ｓ２の時
Ｙ＝(０．６−０．４)×(Ｘ−Ｓ２)／(Ｓ３−Ｓ２）＋０．４
(２)  Ｘ＜Ｓ２の時
Ｙ＝０．４×(Ｘ−Ｓ１)／(Ｓ２−Ｓ１)
………………………………（式２）
Ｘ：正規化前のデジタル信号値
Ｙ：正規化後のデジタル信号値
Ｓ１：多値データ７のデジタル信号の平均値
Ｓ２：多値データ３のデジタル信号の平均値
Ｓ３：多値データ１のデジタル信号の平均値
【００７９】
ここでは、非線形性を補正するために、その基準値の多値データとして、７と３と１の３個を使用したが、その他の値でも良い。例えば、７と４と０でも良い。更に、３個に留まらず、４個でも、最大８個でも良い。多値データの個数を増加させると、より精度の高い非線形補正が行える。
【００８０】
その後は、上述の本実施の形態の場合と同様に、多値２値変換手段１４によって、正規化された多値データからデジタル信号処理によって２値データへ変換して出力する。
【００８１】
［第二の実施の形態］
本発明の第二の実施の形態を図７に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。本実施の形態では、２値データの入力を受けて、光ディスク１に多値データを記録する動作、及び、信号再生手段６によって再生信号を出力するまでの動作は、第一の実施の形態の場合と同じである。ここに、第一の実施の形態では、アナログ回路７，８とＰＬＬ回路９とで多値データ周期のサンプリングクロックを生成して、再生信号をＡＤ変換するようにしたが、本実施の形態では、多値データ周期よりも短い一定周期のクロックで、再生信号をＡＤ変換手段１０によって直接的にＡＤ変換するようにしたものである。以後の処理は全てデジタル処理で行う。このデジタル処理中に、多値データ検出手段１５が付加されている。
【００８２】
まず、同期信号検出手段１１で、同期信号を検出する。第一の実施の形態における同期信号検出手段（デジタル処理）１１では、多値データ単位のデジタル信号値から同期信号を検出したが、ここではＡＤ変換したデジタルデータ単位のデジタル信号値から同期信号を検出する。従って、デジタル値によるしきい値でデジタル信号を２値化し、図５における２値化信号のHighとLowの時間長をデジタルデータの個数で計数して、同期信号を検出する。
【００８３】
検出した同期信号から、振幅正規化信号検出手段１２で、同期信号との位置関係と周期性を利用して、振幅正規化信号を検出し、その中で最小値のデジタル信号値を検出して多値データ７を検出する。次に、多値データ検出手段（サンプリング手段）１５によって、検出した２個の振幅正規化信号における多値データ７の間隔を等間隔で分割して、１クラスタから４３個の多値データをサンプリングする。このようにして、振幅正規化信号の１個の孤立波を使用して、ＰＬＬ回路やアナログ回路を使用しなくても、多値データをサンプリングして出力できる。
【００８４】
振幅正規化手段１３においては、図３に示した振幅正規化信号における２個の孤立波の平均値を基準として、多値データのデジタル信号値を正規化する。その後の多値２値変換手段１４で行う処理は、第一の実施の形態と同じである。
【００８５】
また、振幅正規化信号として図６に示した振幅正規化信号を使用すれば、３個の基準値を使用して正規化を行い、多値データとそのデジタル信号値との関係の非線形性を補正することができる。
【００８６】
更に、これらの第一、二の実施の形態では、正規化処理の基準値として、複数個の振幅正規化信号における各孤立波のデジタル信号値の平均値を使用しているので、振幅正規化信号に異常値が含まれても、その影響を防止することができる。
【００８７】
信号の正規化は、信号の振幅変動を補正することが目的であるため、振幅正規化信号における２個の孤立波の多値データには、その変動が正確に反映されることが望ましい。光ディスク１の記録再生特性によっては、未記録状態（多値データ０が記録された状態）の信号変動と、マークが記録された状態（多値データ１〜７が記録された状態）の信号変動とは傾向が異なる場合がある。その場合は、振幅正規化信号における孤立波の多値データとしては０を使わず、１から７のうちの２個を使用すると良い。こうすることにより、８値のデータの内、７値に共通した変動を補正でき、正規化の精度を向上させることができる。同様に、振幅正規化信号において、３個以上の孤立波の多値データを使用する時も、１から７の３個以上を使用すると良い。
【００８８】
また、振幅正規化信号において、３個以上の孤立波の多値データを使用する例として、図８に示すように、振幅の大きな孤立波の多値データ７を中央に配置すると良い。振幅正規化信号の前後には、ほぼランダムな情報多値データが隣接するため、振幅正規化信号の前後に多値データ７が存在する場合がある。振幅の大きな孤立波の多値データを中央に配置すると、情報多値データ７と振幅正規化信号の多値データ７との距離が大きくなるので、振幅正規化手段１３において、振幅正規化信号の多値データの７を誤検出する確率を減らすことができる。
【００８９】
以上の実施の形態で使用した光ディスク１は相変化型の書換え可能な光ディスクであるが、読出し専用の光ディスク（ＤＶＤ−ＲＯＭ等）でも良い。この場合、多値データはマークではなく、ピットと呼ばれるディスク上の凹凸の大きさで記録される。上述の実施の形態のような同期信号と振幅正規化信号を付加した多値データを記録すると、読出し専用の光ディスクでも、同様にして多値データのサンプリングと正規化処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第一の実施の形態の光ディスク装置を示すブロック図である。
【図２】同期信号の波形パターン例を示す説明図である。
【図３】振幅正規化信号の波形パターン例を示す説明図である。
【図４】データフォーマット例を示す説明図である。
【図５】同期信号の検出例を示す波形図である。
【図６】振幅正規化信号の波形パターン例の変形例を示す説明図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態の光ディスク装置を示すブロック図である。
【図８】振幅正規化信号の波形パターン例の他の変形例を示す説明図である。
【図９】新規方式の再生信号の波形パターン例を示す説明図である。
【図１０】その光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。
【図１１】同期信号とセクターデータとの位置関係を示す説明図である。
【図１２】光ディスク装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１３】振幅正規化信号の波形パターン例を示す説明図である。
【図１４】同期信号と振幅正規化信号とセクターデータとの位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１      情報記録媒体
２      多値データに変換する手段
３      同期信号を付加する手段
４      挿入する手段
５      記録する手段
６      再生する手段
７      同期信号を検出する手段
８      振幅正規化信号を検出する手段
９      クロックを生成する手段
１０      デジタル信号に変換する手段
１３      正規化する手段
１５      サンプリングする手段
【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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