(57)【要約】【課題】  基準信号用や同期信号用としてユーザデータに付加する記録マークを必要最小限とし、かつ、オフセット成分や振幅成分の変動を精度良く検出して適正に補正するＡＧＣ処理を可能にする。【解決手段】  光ディスク１から得られる再生信号から符号間干渉成分を波形等化器１１で除去した後、ＡＧＣ処理回路１３において、ＡＧＣ用の基準信号を検出し、この基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照し、（Max＋Min）／２なる演算によりオフセット成分を算出するとともに、（Max−Min）／［（Max＋Min）／２］なる演算により振幅成分を算出してこれらのオフセット成分と振幅成分の変動が０となるように再生信号を逐次補正するＡＧＣ処理を行うことで、正確な多値レベルの判定を可能にした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する多値情報再生方法であって、
前記光情報記録媒体から得られる再生信号から符号間干渉成分を除去した後、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準マークによる基準信号を検出する工程と、
検出された前記基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して前記再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動を逐次正規化する工程と、
正規化された前記再生信号に基づき多値データを判定する工程と、
を有することを特徴とする多値情報再生方法。
【請求項２】
前記逐次正規化する工程は、
（Max＋Min）／２なる演算によりオフセット成分を算出するとともに、（Max−Min）／［（Max＋Min）／２］なる演算により振幅成分を算出してこれらのオフセット成分と振幅成分の変動が０となるように前記再生信号を逐次補正する工程である、ことを特徴とする請求項１記載の多値情報再生方法。
【請求項３】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する情報再生装置であって、
前記光情報記録媒体から得られる再生信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
デジタルデータに変換された再生信号から符号間干渉成分を除去する波形等化器と、
符号間干渉成分が除去された前記再生信号中から、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準マークによる基準信号を検出する手段と、
検出された前記基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して前記再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動量を算出する手段と、
前記再生信号から前記オフセット成分と振幅成分との変動量分を除去する手段と、
変動量分が除去された前記再生信号に基づき多値データを判定する手段と、
を備えることを特徴とする情報再生装置。
【請求項４】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームを照射して光情報記録媒体に対して記録マークを記録する多値情報記録方法であって、
ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを、複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せによるマーク列パターンとして生成し、
当該マーク列パターンによる前記基準マークを、データ領域中に周期的に挿入して記録させるようにした、ことを特徴とする多値情報記録方法。
【請求項５】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように光情報記録媒体に対して記録マークを記録する多値情報記録方法であって、
ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを、マーク占有率が最大となる複数個のセルと１個の未記録セルとの組合せによるマーク列パターンとして生成し、
当該マーク列パターンによる前記基準マークを、データ領域中に周期的に挿入して記録させるようにした、ことを特徴とする多値情報記録方法。
【請求項６】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームを照射して光情報記録媒体に対して記録マークを記録する情報記録装置であって、
ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを生成するための複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せによるマーク列パターンを、ユーザ用多値データに周期的に挿入してエンコードする手段と、
エンコードされた多値データに従ってレーザビームの強度を変調するレーザビーム駆動手段と、
前記レーザビームを前記光情報記録媒体上に集光照射し、前記多値データを記録する光ピックアップと、
を備えることを特徴とする情報記録装置。
【請求項７】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームを照射して光情報記録媒体に対して記録マークを記録する情報記録装置であって、
ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを生成するためのマーク占有率が最大となる複数個のセルと１個の未記録セルとの組合せによるマーク列パターンのデータを、ユーザ用多値データに周期的に挿入してエンコードする手段と、
エンコードされた多値データに従ってレーザビームの強度を変調するレーザビーム駆動手段と、
前記レーザビームを前記光情報記録媒体上に集光照射し、前記多値データを記録する光ピックアップと、
を備えることを特徴とする情報記録装置。
【請求項８】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する多値情報再生方法であって、
前記光情報記録媒体から得られるＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号のピーク位置から同期信号を生成する工程と、
前記光情報記録媒体から得られる再生信号を、生成された前記同期信号を基準としてセルの中心でデジタルデータに変換する工程と、
デジタルデータに変換された再生信号に基づき多値データを判定する工程と、
を有することを特徴とする多値情報再生方法。
【請求項９】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する情報再生装置であって、
前記光情報記録媒体から得られるＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号のピーク位置を検出して同期信号を生成する手段と、
前記光情報記録媒体から得られる再生信号を、生成された前記同期信号を基準としてセルの中心でデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
デジタルデータに変換された再生信号から符号間干渉成分を除去する波形等化器と、
符号間干渉成分が除去された前記再生信号中から、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準マークによる基準信号を検出する手段と、
検出された前記基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して前記再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動量を算出する手段と、
前記再生信号から前記オフセット成分と振幅成分との変動量分を除去する手段と、
変動量分が除去された前記再生信号に基づき多値データを判定する手段と、
を備えることを特徴とする情報再生装置。
【請求項１０】
前記基準マークのマーク列パターンは、同期信号用の記録マークを兼用する、ことを特徴とする請求項４又は５記載の多値情報記録方法。
【請求項１１】
前記基準マークのマーク列パターンのデータは、同期信号用の記録マークのデータを兼用する、ことを特徴とする請求項６記載の情報記録装置。
【請求項１２】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームが照射されて記録マークが記録された光情報記録媒体であって、
複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せによるマーク列パターンとして生成されて同期信号用の記録マークを兼用するＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークが、データ領域中に周期的に挿入して記録されている、ことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項１３】
３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームが照射されて記録マークが記録された光情報記録媒体であって、
マーク占有率が最大となる複数個のセルと１個の未記録セルとの組合せによるマーク列パターンとして生成されて同期信号用の記録マークを兼用するＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークが、データ領域中に周期的に挿入して記録されている、ことを特徴とする光情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多値情報再生方法、情報再生装置、多値情報記録方法、情報記録装置及び光情報記録媒体
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。光ディスク装置は、再生専用型、追記型及び書換え可能型の３種類に大別される。再生専用では、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、追記型や書換え型では、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲやＤＶＤ＋ＲＷのように、一定のピッチ間隔で隔てられたトラック上に長さ０．４〜１μｍ程度の凹凸形状のピットまたは記録マークを形成して記録を行い、再生は記録時より弱いレーザビームを照射し、その反射光量の違いによりマークの有無を読取っている。この場合、情報はマークの有無として記録され、２値記録再生となる。
【０００３】
これに対し、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。例えば、特許文献１〜３等には、３値記録方式の光学的情報記録再生装置が記載されている。これは記録媒体に照射するレーザビームの照射量を変化させて、深さの異なるピット（孔）を選択的に形成したり、或いは、大きさの異なるピット又はバブル（凹部）を選択的に形成することによって、３値情報データの記録を行うものである。この場合、再生は基本的には反射光量の違いを利用し、光検出器により得られた再生信号出力を多段階の基準レベル（閾値）と比較して判定することにより行っている。多値データの判定用閾値は、予め記録媒体の記録再生特性を学習し、この結果を基にして判定される。
【０００４】
しかしながら、多値情報データの各レベルに対応した反射光量の違いは微小であるため、ディスク毎の記録膜組成の僅かな違いや不均一性、回転系のジッタ等による再生信号レベルの変動やオフセットにより、レベル判定を誤ってしまう。即ち、再生信号のオフセットや振幅が変動すると、多値情報を判定する閾値との誤差が生じ、多値データの誤判定が増加する原因となる。信号振幅が変動しながら、なおかつ、オフセット量が変化している様子を図示すると、図１１のように示すことができる。
【０００５】
この点、例えば特許文献４によれば、２値記録方式の光ディスク装置の信号検出回路において、メディアから再生された信号振幅を所定レベルに制御するＡＧＣ回路と、該ＡＧＣ回路の出力信号を微分する微分回路と、該微分回路の出力信号のみを用いて情報パルス信号を生成するピーク位置検出方式の２値化回路、とを備える構成が示されている。
【０００６】
また、特許文献５によれば、記録媒体にレーザビームを照射して３値以上の多値情報データの記録及び再生を行う光学的情報記録再生装置において、記録媒体の予め定められた領域に、多値情報データの全ての値の記録レベルを表わす３値以上の基準信号を記録し、この基準信号の各値に対応する３レベル以上の再生信号レベルに基づいて、多値情報データの再生信号レベルを判定するための複数の閾値を設定することや、基準信号を多値情報データの記録時に記録媒体上に記録することが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１３７１３７８号公報
【特許文献２】特開昭５８−６６５４６号公報
【特許文献３】特開昭５８−２１５７３５号公報
【特許文献４】特開平６−１０３５８１号公報
【特許文献５】特許第２６０２８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献４によれば、微分信号を用いてＡＧＣにフィードバックをかけるので、再生信号のＤＣ成分に混入したノイズを除去し、微分信号振幅が所望の大きさになるようにＡＧＣにフィードバックをかけることで、ＡＧＣ制御の精度を高めることができる。
【０００９】
また、特許文献５によれば、ディスク毎の記録膜組成の僅かな違いや不均一性、回転系のジッタ等に起因する多値情報データの再生信号レベルの変動やオフセットに対して、基準レベルが最適化され、また多値情報データの各値の再生信号レベルの関係が変動しても、それに追従して基準レベルも変化することにより、多値情報データの判定を正確に行なうことが可能となり、信頼性の高い記録再生を行うことができる。さらに、基準信号を多値情報データの記録時に記録媒体上に記録することで、フォーカスずれ、トラッキングずれ、収差、媒体の傾きなどのレーザビームの照射状態が多値情報データの記録時と基準信号の記録時とで同じとなるために、レーザビームの照射状態の経時的な変化の影響を受けることなく、多値情報データの再生信号レベルの判定を確実・容易に行うことができる。
【００１０】
ところが、特許文献４では、ＡＧＣ制御を正確に行うために、微分検出信号のピーク位置のずれをＡＧＣにフィードバックしている。これは、微分された信号でエッジを検出し、マークの長さで情報を検出する２値記録方式であれば適用できる方式である。しかし、反射光量が多段階になるよう記録し再生する多値記録方式では、多値情報を示す信号レベル（信号出力の大きさ）自体に情報が記録されているために、ＤＣ成分自体にも情報が含まれている。多値記録では、微分し直流成分を除去した結果を利用してＡＧＣにフィードバックをかける特許文献４のような方式を適用できないため、多値記録方式として、ＡＧＣ精度を高める何らかの手段が必要になる。また、多値情報を示す信号レベル（信号出力の大きさ）自体に情報が記録されている関係上、特許文献４のような方式の振幅補正（ゲイン補正）に加えて、オフセット補正に関しても何らかの対応策が必要になる。
【００１１】
また、特許文献５では、元々符号間干渉が発生しない条件で基準記録マークが設定されている。この特許文献５中の第５図では、基準信号部が、０，１，２の組合せで構成されるが、０から１、或いは１から２に変化する中間期間が反射光量０と同じ信号値になっている。これは、記録データがビームスポット径に対して十分に長く、符号間干渉がない状態を示している。基準信号に符号間干渉成分が入ると誤差となり、精度良く閾値判定ができないためである。また、基準信号が既知のデータとし、学習し未知のデータを判定するために、データ領域とは別の領域に、或いは、データ領域が構成されるブロック毎に、既値のデータで記録された基準信号を挿入されている。しかし、ユーザデータ以外に長さの長い基準信号を付加するため、記録容量を低下させてしまう問題がある。また、大容量化のため線密度を高めると、基準信号やクロック信号の品質も劣化するため、改善策を講じる必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、基準信号用や同期信号用としてユーザデータに付加する記録マークを必要最小限とし、かつ、オフセット成分や振幅成分の変動を精度良く検出して適正に補正するＡＧＣ処理を可能にすることである。
【００１３】
本発明の目的は、さらに、基準信号やクロック信号の品質を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明の多値情報再生方法は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する多値情報再生方法であって、前記光情報記録媒体から得られる再生信号から符号間干渉成分を除去した後、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準マークによる基準信号を検出する工程と、検出された前記基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して前記再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動を逐次正規化する工程と、正規化された前記再生信号に基づき多値データを判定する工程と、を有する。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の多値情報再生方法において、前記逐次正規化する工程は、（Max＋Min）／２なる演算によりオフセット成分を算出するとともに、（Max−Min）／［（Max＋Min）／２］なる演算により振幅成分を算出してこれらのオフセット成分と振幅成分の変動が０となるように前記再生信号を逐次補正する工程である。
【００１６】
請求項３記載の発明の情報再生装置は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する情報再生装置であって、前記光情報記録媒体から得られる再生信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、デジタルデータに変換された再生信号から符号間干渉成分を除去する波形等化器と、符号間干渉成分が除去された前記再生信号中から、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準マークによる基準信号を検出する手段と、検出された前記基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して前記再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動量を算出する手段と、前記再生信号から前記オフセット成分と振幅成分との変動量分を除去する手段と、変動量分が除去された前記再生信号に基づき多値データを判定する手段と、を備える。
【００１７】
請求項４記載の発明の多値情報記録方法は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームを照射して光情報記録媒体に対して記録マークを記録する多値情報記録方法であって、ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを、複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せによるマーク列パターンとして生成し、当該マーク列パターンによる前記基準マークを、データ領域中に周期的に挿入して記録させるようにした。
【００１８】
請求項５記載の発明の多値情報記録方法は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように光情報記録媒体に対して記録マークを記録する多値情報記録方法であって、ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを、マーク占有率が最大となる複数個のセルと１個の未記録セルとの組合せによるマーク列パターンとして生成し、当該マーク列パターンによる前記基準マークを、データ領域中に周期的に挿入して記録させるようにした。
【００１９】
請求項６記載の発明の情報記録装置は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームを照射して光情報記録媒体に対して記録マークを記録する情報記録装置であって、ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを生成するための複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せによるマーク列パターンを、ユーザ用多値データに周期的に挿入してエンコードする手段と、エンコードされた多値データに従ってレーザビームの強度を変調するレーザビーム駆動手段と、前記レーザビームを前記光情報記録媒体上に集光照射し、前記多値データを記録する光ピックアップと、を備える。
【００２０】
請求項７記載の発明の情報記録装置は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームを照射して光情報記録媒体に対して記録マークを記録する情報記録装置であって、ＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークを生成するためのマーク占有率が最大となる複数個のセルと１個の未記録セルとの組合せによるマーク列パターンのデータを、ユーザ用多値データに周期的に挿入してエンコードする手段と、エンコードされた多値データに従ってレーザビームの強度を変調するレーザビーム駆動手段と、前記レーザビームを前記光情報記録媒体上に集光照射し、前記多値データを記録する光ピックアップと、を備える。
【００２１】
請求項８記載の発明の多値情報再生方法は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する多値情報再生方法であって、前記光情報記録媒体から得られるＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号のピーク位置から同期信号を生成する工程と、前記光情報記録媒体から得られる再生信号を、生成された前記同期信号を基準としてセルの中心でデジタルデータに変換する工程と、デジタルデータに変換された再生信号に基づき多値データを判定する工程と、を有する。
【００２２】
請求項９記載の発明の情報再生装置は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するように記録マークが記録された光情報記録媒体に対する情報再生装置であって、前記光情報記録媒体から得られるＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号のピーク位置を検出して同期信号を生成する手段と、前記光情報記録媒体から得られる再生信号を、生成された前記同期信号を基準としてセルの中心でデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、デジタルデータに変換された再生信号から符号間干渉成分を除去する波形等化器と、符号間干渉成分が除去された前記再生信号中から、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準マークによる基準信号を検出する手段と、検出された前記基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して前記再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動量を算出する手段と、前記再生信号から前記オフセット成分と振幅成分との変動量分を除去する手段と、変動量分が除去された前記再生信号に基づき多値データを判定する手段と、を備える。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項４又は５記載の多値情報記録方法において、前記基準マークのマーク列パターンは、同期信号用の記録マークを兼用する。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、請求項６記載の情報記録装置において、前記基準マークのマーク列パターンのデータは、同期信号用の記録マークのデータを兼用する。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームが照射されて記録マークが記録された光情報記録媒体であって、複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せによるマーク列パターンとして生成されて同期信号用の記録マークを兼用するＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークが、データ領域中に周期的に挿入して記録されている。
【００２６】
請求項１３記載の発明は、３値以上の多値データに応じてセル当りのマーク占有率が変化するようにレーザビームが照射されて記録マークが記録された光情報記録媒体であって、マーク占有率が最大となる複数個のセルと１個の未記録セルとの組合せによるマーク列パターンとして生成されて同期信号用の記録マークを兼用するＡＧＣ（Auto Gain Control）用の基準信号の基準マークが、データ領域中に周期的に挿入して記録されている。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１，２，３記載の発明によれば、再生信号から符号間干渉成分を除去した後、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ用の基準信号を検出し、検出された基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動を逐次正規化するようにしたので、符号間干渉の影響（ノイズとしての影響）を受けずに、検出されたオフセット成分と振幅成分との変動成分を再生信号から除去することができ、正確に多値レベルの判定を行うことができる。
【００２８】
請求項４，５記載の発明によれば、ＡＧＣ用の基準信号のマーク列が、複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せ、又は、１個の未記録セルとマーク占有率が最大となる複数個のセルとの組合せにより生成され、データ領域中に周期的に挿入して記録するようにしたので、一定周期で基準信号を検出することができ、この基準信号を利用して信号の変動成分を検出し補正することができる。
【００２９】
請求項６，７記載の発明によれば、ＡＧＣ用の基準信号のマーク列を、複数個の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せ、又は、１個の未記録セルとマーク占有率が最大となる複数個のセルとの組合せにより生成して記録するようにしたので、記録条件の変動（外乱、記録パワーの変化、媒体面内の記録特性のばらつき）による記録マークの変動を再生時に検出するための基準信号を形成することができる。
【００３０】
請求項８記載の発明によれば、基準信号用のマークのピーク位置検出により同期信号を生成するようにしたので、基準信号用のマークが同期信号用のマークを兼用でき、基準マークによる容量低下を最小限に抑えることができる。
【００３１】
請求項９記載の発明によれば、再生信号から符号間干渉成分を除去した後、データ領域に周期的に挿入されたＡＧＣ用の基準信号を検出し、検出された基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動を逐次正規化するようにしたので、符号間干渉の影響（ノイズとしての影響）を受けずに、検出されたオフセット成分と振幅成分との変動成分を再生信号から除去することができ、正確に多値レベルの判定を行うことができ、さらには、基準信号用のマークのピーク位置検出により同期信号を生成するようしたので、基準信号用のマークが同期信号用のマークを兼用でき、基準マークによる容量低下を最小限に抑えることができる。
【００３２】
請求項１０，１１記載の発明によれば、基準信号の基準マークが、同期信号用の記録マークを兼用しているので、基準マークによる容量低下を最小限に抑えることができる。
【００３３】
請求項１２，１３記載の発明によれば、基準信号のマーク列がデータ領域中に周期的に挿入されて記録されているので、一定周期で基準信号の検出に供することができ、この基準信号を利用して信号の変動成分を検出し補正することができ、また、この基準信号用のマークのピーク位置検出により同期信号の生成が可能なマーク列として構成されているので、基準信号用のマークが同期信号用のマークを兼用でき、基準マークによる容量低下を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本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説明する。
【００３５】
まず、本実施の形態の説明に先立ち、その前提となる多値記録再生方法の原理について図１を参照して説明する。図１は多値再生信号の波形例を示す原理的な模式図である。ここでは、セルと称される単位面積当りのマーク占有率が変化するように（即ち、面積変調）レーザビームを照射して光情報記録媒体に記録マークを記録することにより、３値以上の多値データの記録が実現されている。例えば、記録マークが存在しない状態（未記録セル）を含めて、マーク占有率を８階調に変化させることで、８値なる多値記録が可能となる。図１に示す多値記録例に対応する多値再生信号の波形例において、例えば、未記録状態のセルであっても、Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、各々隣接セルの記録マークのマーク占有率の影響を受けて、同じ信号値をとらないことが判る。また、記録線密度を高めるために、記録マークのビームスポットが走査する方向の物理的な長さ（セル長さ）ＤＬと、記録・再生のためのビームスポット径ＢＤとの関係は、ＤＬ＝ＢＤ／２として規定されている。
【００３６】
このような条件下に、光ディスク（光情報記録媒体）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２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、この場合の光ディスク１としては、追記型、書換え型等の記録方式の違いを問わない。また、図２は本実施の形態に関係する必要最低限の構成要素を示したものである。
【００３７】
本実施の形態の光ディスク装置は、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２を備えている。また、記録系の構成として、情報データ生成器３、多値データ変換器４及びＬＤ駆動信号生成器５が設けられている。一方、再生系の構成として、フォトディテクタ６、ＢＰＦ・利得調整回路７、同期信号検出回路８、サンプリング信号生成回路９、量子化Ａ／Ｄ変換器１０、波形等化器１１、多値データメモリ１２及びＡＧＣ処理回路１３が設けられている。
【００３８】
まず、光ディスク１に多値データを記録する場合、情報データ生成器３に入力されたユーザデータは、多値データ変換器４により多値データに変換され、ＬＤ駆動信号生成器５により、当該多値データに対応させて面積変調で記録するための記録パルスを発生させて半導体レーザを変調駆動させて、光ディスク１の記録面にレーザビームを集光照射させることにより、記録マークが記録される。
【００３９】
一方、光ディスク１に記録されている記録マークによる多値データを再生する場合、回転駆動されている光ディスク１に対してレーザビームを集光照射し、反射された戻り光をフォトディテクタ６で受光し光電変換することにより電気信号なる再生信号を得る。
【００４０】
この再生信号は、回転周期程度の信号変動（光ディスク１の反射率変動が主要因）をするためのハイパスフィルタ（ＨＰＦ)と、データ帯域以上の信号ノイズ（ＬＤノイズや回路ノイズが要因）を除去するためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）を組合せたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）によるフィルタ処理を受けることにより、当該再生信号に含まれるノイズが除去される。ノイズが除去された後の再生信号は、Ａ／Ｄ変換器１０での量子化誤差を低減するために、Ａ／Ｄ変換器１０のダイナミックレンジ相当となるように補正がかけられる。具体的には、Ａ／Ｄ変換器１０のダイナミックレンジが、例えば０Ｖ−５Ｖであれば、エンベロープ検出により再生信号の振幅を検出し、最小が０Ｖ付近、最大値が５Ｖ付近になるように利得調整して増幅する。このＢＰＦ処理と利得調整処理とを行う部分がＢＰＦ・利得調整回路７である。
【００４１】
次に、セル中心で再生信号をサンプリングし量子化するために、多値データと合わせて記録された同期信号パターンから同期信号検出回路８によって同期信号を生成し、この同期信号を基にサンプリング信号生成回路９で生成されたサンプリング信号に従い、多値信号状態の再生信号をＡ／Ｄ変換器１０により量子化（Ａ／Ｄ変換＝アナログデジタル変換）し、さらに、波形等化器１１で符号間干渉を除去する。波形等化器１１としては、例えば周知のトランスバーサル型のものを使用すればよい。波形等化された再生信号は、多値信号メモリ１２に順次保存される。この多値信号メモリ１２に保存された信号を順次読み出し、ＡＧＣ処理回路１３で本実施の形態の特徴的なＡＧＣ処理を行う。
【００４２】
即ち、本実施の形態のＡＧＣ処理回路１３では、波形等化後の基準マークによる基準信号を検出し（検出手段）、検出された基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照し、再生信号に含まれるオフセット成分については、（Max＋Min）／２なる演算により算出し、振幅成分ついては、（Max−Min）／［（Max＋Min）／２］なる演算により算出し（算出手段）、算出されたこれらのオフセット成分と振幅成分の変動が０となるように再生信号を逐次補正する処理（除去手段）を行う。この処理は、検出された基準信号の最大値Maxと最小値Minとを参照して再生信号に含まれるオフセット成分と振幅成分との変動を逐次正規化する処理に相当する。
【００４３】
このようなＡＧＣ処理を受けた後の再生信号（多値データ）を用い、多値データ判定回路（図示せず）でその多値レベルを判定することにより、記録情報を再生する。このような多値データの判定方法については、例えば特開２００３−４５０３５公報に詳細に記載されているので、ここではその詳細説明は省略する。もっとも、一例として、記録密度６．４bits/μｍで８値記録した再生信号波形例を図３に示す。記録再生条件は、レーザビーム波長λ：６５０ｎｍ、レンズ開口数０．６５ＮＡ、光ディスク１＝ＤＶＤ＋ＲＷディスクを用い、データセルの円周方向長さＤＬは０．４７μｍとした。この場合、３つの連続するデータセルの多値信号をＴ（ｉ，ｊ，ｋ）とすると、符号間干渉の影響でＴ（０，１，０）とＴ（７，０，０）が近接していて、各多値レベルに相当する８レベルの固定閾値を設けた判定（以降、閾値判定と記述する）では、Ｔ（０，１，０）とＴ（７，０，０）の区別が困難である。しかし、再生対象となるｎ番目の前後に位置するデータセルの多値レベルｉ（ｎ−１番目）とｋ（ｎ＋１番目）が予測できれば、Ｔ（０，１，０）とＴ（７，０，０）を区別することができる。このような多値データの判定方法をＤＤＰＲ（Data Detection using Pattern Recognition）と呼ぶ。そこで、ＤＤＰＲ法では、３つの連続するデータセル単位でパターンを予測した後、再生対象となるｊの候補を選定する方法を用いる。
【００４４】
図４では、Ａ／Ｄ変換器１０、波形等化器１１を利用し、かつ演算手段による平均演算処理ステップを経て、既知の組合せで構成される３つの連続するデータセルの組合せパターン（８値記録の時、８３＝５１２通り、図４中ではテストパターンと記述）の多値信号分布を学習し、学習パターンTableを作成するステップで構成される。
【００４５】
図５では、Ａ／Ｄ変換器１０、波形等化器１１を利用し、未知の多値データの再生信号結果から多値データを仮判定し、図４に示すような学習Tableによる結果と比較して、多値データの候補ｊと、学習Tableとの再生信号誤差δsを算出するステップで構成される。
【００４６】
このようなＤＤＰＲ法では、符号間干渉の傾向を予め学習することで、多値データ候補の誤り率が、閾値判定に対し１／１０以下になる効果が確認されている。
【００４７】
次に、ＡＧＣ処理回路１３における基準信号用に用いられる基準マークについて説明する。
【００４８】
一般に、波形等化処理がなく、基準信号に符号間干渉成分が入ると誤差となり、精度良く閾値判定ができない問題が生じる。ＤＬ＝ＢＤ／２なる条件では、波形等化前の信号でＡＧＣ補正処理をするためには、図６（ｂ）に示すように、基準マーク長が８セル以上の組合せとなるマーク列パターンが必要になる。８個のセルの組合せにすることで、基準マーク前後に位置するセルの記録状態の影響を受けることなく、図６（ｂ）中に示す最大値Maxと最小値Minとを精度良く検出することができる。
【００４９】
一方、本実施の形態においては、事前に波形等化器１１で波形等化処理を行っているので、基準マーク長としては最低３セルの組合せによるマーク列パターンで良い。この場合、基準記録マークの前後に位置するセルの影響を波形等化により除去できるので、図６（ａ）に示すように最大値Maxと最小値Minとを精度良く検出することができる。この効果により、基準マークによる容量低下を３／８＝３８％に減らすことができる。
【００５０】
一般的には、基準信号に含まれる最大値Maxを示す１つのセルと最小値Minを示す複数個のセルとの組合せでよい。しかし、基準マークを検出するためには検出ウインドウを生成する必要があり、そのウインドウ中に基準マークのセルが存在することで、ピーク位置を検出することが可能となる。よって、ウインドウ幅に収まるように、ピーク位置前後に偶数個の最小値Minを示すセルを設けることで、基準マークの中心位置にピークを示すセルを配置することが可能となる。
【００５１】
なお、基準マーク長としては、図６（ａ）に示すマーク列パターンの信号波形を反転させた反転タイプであっても同じ役割を果たすことができる。即ち、図７に示すように、最小値Minを示す１個のセルと最大値Maxを示す複数個のセルとの最低３セルの組合せによるマーク列パターンで良い。この場合も、基準記録マークの前後に位置するセルの影響を波形等化により除去できるので、図７に示すように最大値Maxと最小値Minとを精度良く検出することができる。この効果により、基準マークによる容量低下を３／８＝３８％に減らすことができる。
【００５２】
一般的には、基準信号に含まれる最小値Minを示す１個のセルと最大値Maxを示す複数個のセルとの組合せでよい。しかし、上述したように、セル中心と最小値Minを示す１個のセルのピーク位置を合わせる場合、最大値Maxを示す複数個のセルは偶数個であることが望ましい。
【００５３】
この時の関係は、ビームスポットが走査する方向のセルの物理的な長さをＤＬ、１／ｅ２で規定される記録・再生のビームスポット径をＢＤ、複数のセルで構成される基準信号用の基準マークのセル数をｎ（正の整数）とした時、ＤＬ≦ＢＤ，ｎ≧（ＢＤ／ＤＬ）＊２＋１を満たす関係であり、基準信号に含まれる最大値Maxを示すセルと最小値Minを示すセルの内、何れか一方のセルの数が１個であれば、基準マークの役割を果たすことができる。即ち、図６（ａ）では最大値Maxを示すセル（未記録セル）が２個（複数）、最小値Minを示すセル（マーク占有率が最大のセル）が１個の例を示しているが、逆に、図７に示すように最小値Minを示すセル（マーク占有率が最大のセル）が２個（複数）で、最大値Maxを示すセル（未記録セル）が１個であってもよい。
【００５４】
また、図６（ａ）に示す最大値Maxと最小値Minとの検出では、最大値Maxを示すセルが未記録セル、最小値Minを示すセルが８値を示すマーク占有率が最大の記録マークの組合せによるマーク列パターンで構成されている。ここに、最大値Maxを示すセルの信号出力に、基準マークの前段側（図６（ａ）では左方向）からの符号間干渉の影響を受けないためには、最大値Maxを示すセルの４個前のセルの影響を除去する波形等化のタップ数にする必要がある。このためには、最低でも９タップが必要であり、記録マーク長の構成と波形等化器１１のタップ数ｍ(ただし、ｍは正の整数)の関係は、ｍ≧２ｎ−１で示す関係となる。
【００５５】
本実施の形態でも適用可能な一般的なトランスバーサル型の波形等化器１１の基本的な構成例を図８に示す。この波形等化器１１は、例えば入力信号を順次遅延させる複数の遅延回路２１ａ〜２１ｄと、その遅延前後の信号に対して各々重み付けする乗算器２２ａ〜２２ｅと、隣接する前段・後段の乗算器出力を順次加算する加算器２３ａ〜２３ｄとの組合せで構成されている。図８では、５つのタップで構成されている。
【００５６】
ところで、図６（ａ）に示したようなＡＧＣ用の基準マークは、光ディスク１においてデータ領域中に挿入される。その構成例を、基準マークのフォーマット例として図９に示す。先頭に位置しているセクタマークは、データ中には存在しない特異なパターンであり、例えば本実施の形態では、多値レベルが（０００００００７７７７７７７）の組合せのマーク列で構成されるパターンを用いた。このセクタマークの役割は、複数のデータブロック（図９参照）の組合せでセクタが構成され、このセクタの先頭を示すために利用される。基準マークは、図６（ａ）に示したような多値レベルが（００７００）の組合せのマーク列パターンを利用し、データブロックとデータブロックとの間に、等間隔に配置される。Ａ／Ｄ変換する際のサンプリングにおける動作フローとしては、まずセクタマークを検出し、セクタマーク位置から基準マークを検出するためのウインドウ信号を生成し、このウインドウ信号を利用して、基準マークだけを抜き取り、基準マークのピーク位置に同期させた同期信号をセル周期で発生させ、この同期信号に合わせてセルの中心で信号をＡ／Ｄ変換する。
【００５７】
また、このような基準マークは、図１に示したようなセルの中心で再生信号をサンプリングし量子化するための同期信号用のクロックマークとしても利用できる。即ち、図６（ａ）で示した最小値Minを信号のピーク位置として、ピーク検出することで、セルの中心位置を検出できるため、サンプリング用の同期信号として利用できる。このように基準信号用の基準マークと同期信号用のクロックマークとを兼用させることで、データ以外に付加する情報を減らせるため、記録容量を増やすことができる。
【００５８】
このような基準マークを含む多値記録を行うためには、ＡＧＣ用の基準信号の基準マークを生成するための図６（ａ）に示したような複数個（２個）の未記録セルとマーク占有率が最大となる１つのセルとの組合せによるマーク列パターンを、ユーザ用多値データに周期的に挿入して多値データ変換器４においてエンコードし（エンコード手段）、エンコードされた多値データに従ってレーザビームの強度をＬＤ駆動信号生成器（レーザビーム駆動手段）５で変調し、光ピックアップ２によりそのレーザビームを光ディスク１上に集光照射し、多値データを記録させるようにすればよい。基準マークのパターンとしては、逆のパターン、即ち、マーク占有率が最大となる複数個（２個）のセルと、１個の未記録セルとの組合せによるマーク列パターンであってもよい。
【００５９】
ところで、本実施の形態の変形例を図１０に示す。この変形例では、ＢＰＦ・利得調整回路７とＡ／Ｄ変換器１０との間に、第１の波形等化器１４を付加し、同期信号検出回路８をこの第１の波形等化器１４に接続したものである。この第１の波形等化器１４は、例えば等化係数が固定化されたトランスバーサル型の波形等化器であり、Ａ／Ｄ変換前に再生信号の符号間干渉成分を除去するために用いられる。即ち、この第１の波形等化器１４の役割は、同期信号パターン用の再生信号に加算されている符号間干渉によるノイズ成分を除去することで、信号品質を改善しサンプリング時の同期ずれを低減する役割を果たしている。これにより、サンプリング時の同期の精度を高めることができる。
【００６０】
このような第１の波形等化器１４は、基準マークを同期マークとして使用する最低限の機能を有していれば良い。即ち、図６（ａ）に示した最小値Minを信号のピーク位置としてピーク検出（図７の場合であれば、最大値Maxを信号のピーク位置としてピーク検出）することで、セルの中心位置を検出できるため、基準マークをサンプリング用の同期信号として利用できるものであり、この役割を果たすためには、ピーク位置を示す信号値に符号間干渉成分が含まれなければ良い。図６（ａ）を参照すれば、ピーク位置を示す最小値Minを示すセルの信号出力に、基準マークの前段側（図６（ａ）では左方向）からの符号間干渉の影響を受けないためには、最小値Minを示すセルの３個前のセルの影響を除去する波形等化のタップ数にする必要があり、このためには、最低でも７タップが必要であり、波形等化器１１よりも２タップ少ない構成となる。即ち、波形等化器１４のタップ数をｍ１、波形等化器１１のタップ数をｍ２とすると、Ｄｌ≦ＢＤ，ｎ≧（ＢＤ／ＤＬ）＊２＋１，ｍ２≧２＊ｎ−１，ｍ１≦ｍ２−２なる関係が成立する。
【実施例】
【００６１】
以下、上述したような実施の形態に準じ、図９に示したような基準マークのフォーマット構成例を使用して、実際にＡＧＣ動作させた場合の実施例について説明する。
【００６２】
［実施例１］
本実施例では、１セクタのブロック数を３３個とした。また、１ブロックのセル数を３２セルとした。本実施例では、1セクタに３３個のＡＧＣ用の基準マークがデータ領域中に、等間隔で挿入されて記録されている。そこで、この３３個の基準マークの最大値Maxと最小値Minとを、各々平均化し、セクタの振幅成分とオフセット成分とを示す代表値として取り扱う。ここで、最大値Maxは（００７００）における４番目に位置する（０）の信号出力値を、最小値Minは（００７００）の７における信号出力値を採用した（図６（ａ）参照）。最大値Maxについては、（００７００）における２番目に位置する（０）の信号出力値でも良い。このように複数個の基準マークの信号を使って平均化するのは、セルの発生周波数付近のノイズにより基準マークの信号出力も変動するため、平均値を取らないとセクタ単位での代表値として取り扱えないためである。また、Ａ／Ｄ変換する際のクロックずれや欠陥などの影響を考えると、平均化した方がＡＧＣ精度を高める得ることは明白である。
【００６３】
また、再生信号に含まれる変動成分（振幅成分とオフセット成分）が、セクタの発生周波数よりも低い場合、セクタ単位での信号補正は逆に急激な応答になり、十分にＡＧＣ補正の効果が発揮されない場合がある。そこで、セクタ単位で平均化された基準マークの信号値をさらに走査方向で移動平均し、各セクタの信号変動を示す代表値とすることにより、急激な補正による変化を緩和させる方法も有効である。表１に移動平均数とＡＧＣの効果を測定した実験例を示す。なお、表１中のレベル変動値は、セクタ周期に相当する低域の変動成分を示している。表１に示す実験例よれば、移動平均数を３セクタ以上９セクタ以下にすることで精度良くＡＧＣ補正がかけられることが判る。
【００６４】
【表１】
2005267833.tif 000003
【００６５】
［実施例２］
本実施例でも、１セクタのブロック数を３３個とした。また、１ブロックのセル数を３２セルとした。また、１セクタに３３個のＡＧＣ用の基準マークがデータ領域中に、等間隔に挿入されて記録されている。そこで、この３３個の基準マークの最大値Maxと最小値Minとを、セクタの振幅成分とオフセット成分を示す各ブロックの代表値として取り扱う。ここで、最大値Maxは（００７００）における４番目に位置する（０）の信号出力値を、最小値Minは（００７００）の７における信号出力値を採用した。最大値Maxについては、（００７００）における２番目に位置する（０）の信号出力値でも良い。
【００６６】
実施例１の場合と同じように、セルの発生周波数付近のノイズや、Ａ／Ｄ変換する際のクロックずれや、欠陥などの影響を考えると、平均化した方がＡＧＣ精度を高めることは明白である。そこで、ブロック単位の基準マークの信号値をさらに走査方向に移動平均し、各ブロックの信号変動を示す代表値とすることにより、急激な補正による変化を緩和させる方法が有効である。本実施例では、実施例１よりも、信号に含まれる変動成分の周波数が高い時に有効な方法となる。表２に移動平均数とＡＧＣの効果を測定した実験例を示す。なお、表２中のレベル変動値は、セクタ周期に相当する低域の変動成分を示している。この表２に示す実験例によれば、移動平均数を７セクタ以上にすることで精度良くＡＧＣ補正がかけられることが判る。
【００６７】
【表２】
2005267833.tif 000004
【００６８】
［実施例３］
実施例１や実施例２によれば、本発明方式のＡＧＣ補正効果が確認できたが、本実施例では変形例で示したように第１の波形等化器１４によるクロック精度の向上が与える信号品質の比較を行った。セル単位で集計したジッタ値（８値が取り得る信号振幅値を１とする）は、第１の波形等化器１４がない場合の３．２％に対し、第１の波形等化器１４がある場合は２．８％と、約０．４％の信号品質の改善が図れることが判った。また、第１の波形等化器１４は適応型の自動等化型でなく、等化係数が固定のものである必要がある。等化係数を固定にすることで、第１の波形等化器１４はアナログ回路で実現できるので、Ａ／Ｄ変換前のサンプリング処理回路として実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】多値記録データに対する再生信号の特徴を模式的に示す波形図である。
【図２】本発明の一実施の形態の光ディスク装置の主要部の構成例を示すブロック図である。
【図３】多値データ判定処理における多値判定が曖昧なパターン例を示す説明図である。
【図４】学習テーブル作成アルゴリズムを示す図である。
【図５】多値候補選出アルゴリズムを示す図である。
【図６】波形等化処理がある場合とない場合とで必要な基準マーク例と対応する再生信号波形例とを示す説明図である。
【図７】基準マーク例の変形例を示す説明図である。
【図８】一般的なトランスバーサル型の波形等化器の構成例を示すブロック図である。
【図９】基準マークのフォーマット構成例を示す説明図である。
【図１０】光ディスク装置の主要部の変形構成例を示すブロック図である。
【図１１】振幅変動とオフセット変動の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１      光情報記録媒体
２      光ピックアップ
４      エンコード手段
５      レーザビーム駆動手段
１０      Ａ／Ｄ変換器
１１      波形等化器
【図１】
2005267833.tif 000005
【図２】
2005267833.tif 000006
【図３】
2005267833.tif 000007
【図４】
2005267833.tif 000008
【図５】
2005267833.tif 000009
【図６】
2005267833.tif 000010
【図７】
2005267833.tif 000011
【図８】
2005267833.tif 000012
【図９】
2005267833.tif 000013
【図１０】
2005267833.tif 000014
【図１１】
2005267833.tif 000015