(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーク長又はマークエッジ長が情報によって変調されたマークをトラックに沿って複数配置した情報記録媒体において、
前記マーク長又はマークエッジ長により変調情報が記録された記録点が、トラック方向及びトラック方向と直交する方向に二次元的に整列されており、
前記記録点が、トラック方向およびトラック方向と直交する方向の、両方向に隣接する記録点に対し、負の符号相関を有することを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の情報記録媒体において、前記複数のマークは、市松模様状に配置され、前記各マークは両側のマークエッジ長が多値変調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において、前記複数のマークは、トラック方向と直交する方向に等間隔で延びる複数の直線上にそれぞれ左右対称となるように配列されていることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項４】
請求項３記載の情報記録媒体において、前記マークは長円形、長方形又は円形であることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項５】
請求項３記載の情報記録媒体において、前記複数のマークは、両側のマークエッジ長が３通り以上に多値変調されていることを特徴とする多値記録情報記録媒体。
【請求項６】
情報によってマーク長又はマークエッジ長が変調されたマークがトラックに沿って複数配置され、前記マーク長又はマークエッジ長により変調情報が記録された記録点が、トラック方向及びトラック方向と直交する方向に二次元的に整列されており、前記記録点が、トラック方向およびトラック方向と直交する方向の、両方向に隣接する記録点に対し、負の符号相関を有するマークを記録した光ディスクを、光スポットの直径が前記マークの半径方向間隔及びトラック方向間隔よりも大きな再生光を用いて再生する情報再生方法において、
前記光ディスクから反射された再生光を検出してアナログ再生信号を発生するステップと、
前記アナログ再生信号から同期信号を検出し、サンプリング信号を生成するステップと、
前記アナログ再生信号を前記サンプリング信号によってサンプリングするステップと、
前記サンプリング信号によってサンプリングされた前記アナログ再生信号を量子化された信号へ変換するステップと、
前記アナログ再生信号と前記量子化された信号の差分である量子化誤差信号を出力するステップと、
前記アナログ再生信号を前記量子化誤差信号によって補正するステップとを含むことを特徴とする情報再生方法。
【請求項７】
請求項６記載の情報再生方法において、前記補正は、積分フィルタを通した前記量子化誤差信号を前記アナログ再生信号から減算することによって行うことを特徴とする情報再生方法。
【請求項８】
請求項６記載の情報再生方法において、前記量子化誤差信号の出力及び当該量子化誤差信号による前記アナログ再生信号の補正は、サンプリング信号が奇数番目であるか偶数番目であるかによって別個に行うことを特徴とする情報再生方法。
【請求項９】
情報によってマーク長又はマークエッジ長が変調されたマークがトラックに沿って複数配置され、前記マーク長又はマークエッジ長により変調情報が記録された記録点が、トラック方向及びトラック方向と直交する方向に二次元的に整列されており、前記記録点が、トラック方向およびトラック方向と直交する方向の、両方向に隣接する記録点に対し、負の符号相関を有する光ディスクから情報を再生する情報再生装置であって、
前記光ディスクに光スポットの直径が前記マークの半径方向間隔及びトラック方向間隔よりも大きい再生光を照射する照射光学系と、前記光ディスクから反射されてきた再生光を検出する検出光学系とを備える光ヘッドと、
前記光ヘッドから発生された再生信号から同期信号を検出し、サンプリング信号を生成する手段と、
前記サンプリング信号に応じて前記再生信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記再生信号を量子化された信号へ変換すると共に、入力された前記再生信号と前記量子化された信号の差分を量子化誤差信号として出力する量子化フィルタと、
前記量子化誤差信号によって前記量子化フィルタに入力される再生信号を補正する補正手段とを含むことを特徴とする情報再生装置。
【請求項１０】
請求項９記載の情報再生装置において、前記補正手段は、積分フィルタと、前記量子化フィルタに入力される前記再生信号から前記積分フィルタの出力を減算する減算器からなることを特徴とする情報再生装置。
【請求項１１】
請求項９記載の情報再生装置において、前記量子化フィルタと前記補正手段の組を２組備え、一方の量子化フィルタと補正手段の組は奇数番目のサンプリング信号によってサンプリングされた再生信号を処理し、他方の量子化フィルタと補正手段の組は偶数番目のサンプリング信号によってサンプリングされた再生信号を処理することを特徴とする情報再生装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の情報再生装置において、前記光ディスクには、情報によって両側のマークエッジ長が多値変調された複数のマークがトラックに沿って市松模様状に配置されていることを特徴とする情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク媒体、並びに光を用いて光ディスクに記録された情報を再生する情報再生方法及び光ディスク装置に関係する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクの情報記録密度の向上のために、これまでに実用化されてきた光ディスクとは異なった読出し方法を用いる光ディスクの、フォーマットや再生技術が開発されている。このための従来技術としては、（１）一つのマークエッジに複数のビット情報を記録する多値記録により高密度化する技術と、（２）情報を書き込むトラックの間隔（トラックピッチ）を狭めて高密度化する技術と、さらに（３）情報を記録する小さなマークの間隔（マークピッチ）を狭めて高密度化する技術がある。
【０００３】
まず、多値記録による高密度化について、例えば特開平６−７６３０３号公報は、光スポットによって、ディスク上の一つのマークの上を、トラック方向に走査し、記録されたエッジの位置に対応した光学的な再生信号（これをＲＦ信号という）の波形から、エッジに記録された多値情報を読み取る方法を記載している。また、その際、正確な符号情報の復号を行うために、一次元の非線形符号間干渉を、学習パターンを用いて補正する方法について記載している。また、一次元の符号間干渉を媒体パターン上で補正する方法について、特開平１１−３５３６５２号公報に記載されている。
【０００４】
次に、トラックピッチを狭める高密度化については、例えば特開平１０−７４３２２号公報は、トラックピッチを、読出しに用いる光スポット径（直径）よりも狭い間隔として、光スポットで、トラックの真上ではなく２つのトラックの丁度中間を走査して、２トラック分のピットのパターンを同時に光学的な再生信号で読み取り、信号処理によって、各々のトラックの記録情報を分離し復号する方法について記載している。この分離復号方法は、一次元ＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）と呼ばれる。
【０００５】
さらに、各トラックにおけるマークピッチも、光スポット径よりも狭い間隔として、マークピッチ・トラックピッチ共に狭めて高密度化した光ディスクについて、特開２０００−２０７７４７号公報に記載されている。その再生方法においては、市松模様状の交番配置のピットパターンを用いて、一つの光スポットで４つのピットエッジを同時に捉え、４つ分のピットエッジの多値記録情報を光学的な再生信号で読み取り、信号処理によって、各々のピットエッジの記録情報を分離し復号する。この分離復号方法は、二次元ＰＲＭＬと呼ばれる。
【０００６】
この特開２０００−２０７７４７号公報に記載の方法について、図２〜４を用いて、以下に説明する。
ピットは、電子線原盤描画装置によってディスク原盤上に描画され、光ディスク上で図２のように配置される。ピットのない領域は、ミラー領域又はミラー部と呼ぶ。ピットは、信号同期のための同期ピット１や、レベル補正のための基準ピット２、正しいトラック位置からのズレを検知するためのサーボピット３、データを記録するためのデータピット４より成る。基準ピットにサーボピットの機能を兼ねたり、同期ピットに基準ピットの機能を兼ねることも可能であるので、これら同期ピット・基準ピット・サーボピットの有無は任意である。
【０００７】
一方、データを記録するデータピット４は、本方式においては変調部を有した変調ピットであり、記録されるデータ情報に応じて、ピットの始点と終点の位置が変調され、ピットの長さ（ピット長）が変化する。このように、各トラックにおいて複数個のデータピット４が、一定周期で並べられる構造を基本とする。ただし、ピットの両端の長さが変調されるので、ピットの重心位置は、両端の変調に応じて変化するように見えるので、完全に一定周期ではなく、これを略一定周期と呼ぶことにする。前記各トラックを、一列ずつ、光ディスクの半径方向７に並べることで、二次元的にピットが配列された光ディスクとなる。この配列の際、図２のように、本方式においては、各変調ピットの配置が、市松模様状に、隣接するトラック間において相互に逆位相となっている。
【０００８】
データピット４の両端（変調ピット端６）の長さは、記録するデータに応じて変化される。無変調の場合のピット長を基準とし、ピット長を長くしたり短くすることで、符号データを記録する。この記録データによって変調を受ける、独立した情報の配置される点を、記録点と呼ぶことにする。一つのピットにつき、両側２つのピットエッジが独立に（無関係に）変調される本場合は、一つのピットが２つの記録点を有することになる。ピット自体は市松模様状に並んでいるが、記録点５０であるピットエッジは、図３の斜線部のように、正方格子状に並んでいる。以後の説明においては、この両方の見方を用いて説明する。
【０００９】
このピットパターン上を、信号再生のために、レンズによって集光された光スポット５で走査すると、光スポット中に含まれるピット部の面積に応じて、反射光量が変化する。各ピットの深さは、ピットの存在する部分で、反射光の位相が反転するように調整して光ディスクを成形しておく。このピットパターン上を光スポット５が、図２（ａ）のように通過すると、位相の反転するピット部からの反射光が、位相の反転していないピット以外の部分からの反射光と打消し合って、反射光強度は、図２（ｂ）のように変化する。この反射光強度がＲＦ信号である。ここでは、一般的に呼ばれるように、ＲＦ信号を再生信号と呼ぶ。なお、図２（ｂ）に示した再生信号は、データピット４の始点位置と終点位置が種々の変調を受けたときの再生信号を重ねて表示したものでアイパターンと呼ばれる。
【００１０】
本方式においては、一つの光スポットの中に、２〜３個のピットが含まれ、計４つの変調ピット端６が含まれる。すなわち、この各変調ピット端の長さの和が、図４のＳＰ１に示す光スポットの位置（変調データサンプリング点）で、再生信号に現れることになる。この再生信号強度を図４の位置でサンプルすることで、各ピットに記録したデータの和の値が得られる。すでに３つの変調ピット端の長さが分かっている（既知エッジ５２となっている）時に、この和の値が分かると、４つのうち３つの変調ピット端の長さが分かっているので、残るもう一つ（Ａ）のピット（未知エッジ５１）の長さが求められる。これにより、（Ａ）の変調ピット端は、既知エッジ５２に変わる。さらに、図５のように、光スポットがＳＰ２の位置（変調データサンプリング点）に移ると、すでに変調ピット端（Ａ）の長さが分かっているので、残るＢのピット端の長さが分かる。以上の手順を繰返すことにより、一トラック全ての変調ピット端の長さが分かり、さらにこれを各トラックについて、１トラックずつ繰返すことで、二次元的に全てのデータピットに記録されたデジタルデータを復元することができる。以上が、二次元ＰＲＭＬ方式における信号再生方法である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、マークピッチやトラックピッチを狭めることで光ディスクの高密度化が続けられている。しかし、マーク間隔をも詰めることによって、新たな問題が生じている。それが、符号間干渉の問題である。この符号間干渉について、図６〜７を用いて説明する。
【００１２】
高密度化のために、さらにマークピッチ・トラックピッチを狭めてパターンを密にすると、マーク間隔が縮小することで、一つの光スポットの裾野の中に、隣のマークの端が入り、図６のように、周囲のマークエッジからの漏れ光が混入するため、この漏れ光が再生信号に誤差として入る。この漏れ光の混入が、符号間干渉と呼ばれる。図６のように、光スポットが走査するトラック内だけでなく、さらにその両隣のトラックからも漏れ光が混入する場合、ディスクの円周方向と半径方向の両方で符号間干渉が起こるので、これを二次元符号間干渉と呼ぶ。
【００１３】
二次元ＰＲＭＬ方式における光ディスクにおいて、この漏れ光の混入による二次元符号間干渉の大きさを計算したものが、図７である。ここでは、符号間干渉による再生信号の誤差（ずれ）が、多値記録の１レベルを超える限界値を求めて、一つの記録点に記録できる記録ビット数と、１平方インチ当りの記録密度を求めている。図７の計算方法について、以下に説明する。
【００１４】
図７は、図６においてマークピッチの半分と、トラックピッチが同じ値と設定して（これを記録点間隔とする）、記録点間隔を等しくとった場合に、周囲のマークエッジ（記録点）から混入する符号間干渉の大きさ（＝ｙ）を右縦軸に対数（２のマイナスｘ乗の乗数）で、そのときの記録密度を左縦軸にとって、各々の記録点間隔（横軸）に対してプロットしたものである。光スポットの形状は、青色（波長λ＝４０５ｎｍ）の光を開口数ＮＡ＝０．８５のレンズで絞った場合を想定して、直径φ＝３９０ｎｍのガウシアンとした。ここでは、光スポット径（直径）は、φ＝０．８２λ／ＮＡと定める。４つの記録点（マークエッジの変調部）に対して、周囲１２個の記録点から混入する光の総量の比を求め、これを２を底とする対数（ＬＯＧ）をとったものが、すなわち右縦軸の値である。右縦軸がゼロとなる点は、周囲の記録点（マークエッジ）からの混入光の総量が、一つの記録点（マークエッジ）の光の変調量と同じほど大きくなることを示している。また例えば、右縦軸が３となる点は、周囲の記録点（マークエッジ）からの混入光の総量が、一つの記録点（マークエッジ）の光の変調量の８分の一（２のマイナス３乗）となることを表している。符号間干渉によって混入する光の総量が、変調量の８分の一であれば、ひとつの記録点に、最大８レベルまでの多値記録することができる。すなわち、この場合、一つの記録点当り、３ビット（ｌｏｇ８＝３）の情報を記録することができる。
【００１５】
右縦軸の値に、記録点密度（記録点間隔のマイナス２乗）を掛けたものが、左縦軸の値である。従って、左縦軸は、符号間干渉を補正しない状態で、再生できる記録密度の限界を示している。
現在の光ディスク技術では、一つの記録点あたり、多くとも６４レベル（２の６乗）までの多値記録が、実力の限界である。記録膜の膜厚の制御性や、マークの形成精度の限界があり、誤差が生じるためである。従って、ディスクの読出しに用いる光源の短波長化や、集光方法や補正の工夫などを特に行わない限り、二次元符号間干渉を補正しない状態では、１平方インチ当り３２ギガビット付近が、二次元ＰＲＭＬ方式における現在の技術での記録密度の限界となるものと計算される。このように、符号間干渉の効果によって、周囲のマークより混入する光は、再生信号に誤差を生じて、一定の光スポットで再生した場合の記録密度を制限する。
以上は、符号間干渉による記録密度の問題である。次に、符号間干渉による、再生時のノイズ処理の問題について述べる。
【００１６】
二次元ＰＲＭＬ方式の光ディスク媒体を作製し、再生する場合、再生信号にずれを生じる要因は多数ある。その要因には、媒体上に記録するパターンの誤差や、スタンピング（大量複製）で転写時に生じるパターンの変形や、記録層の上に形成されるプラスチックのカバー層の膜厚揺らぎや屈折率歪みなどがある。パターンの誤差には、マークとして形成されたピットの、隣接トラック間の全体的なずれや、幅や高さの誤差などがある。これらは、媒体の作製誤差である。また、再生装置において、光スポットを走査して媒体を再生する際には、光学系のトラッキングずれや、フォーカスずれや、光軸の傾き（ティルト）のずれがある。
これら複数の要因は、再生信号に、主に２つタイプの変動を生じる。再生信号がマークピッチの数十倍以上の周期でゆっくりと変動する中周波数域の揺らぎと、マークピッチの周期で生じる高周波数域の揺らぎである。
【００１７】
高周波数域の揺らぎは、サンプリング点ごとに信号が交互に上下する交流成分のように観察される。この主な発生要因は、媒体作製時の隣接トラック間のマークの全体的なずれや、再生時の光学系のトラッキングずれである。例えば、図２５は、媒体の隣接トラック間のマークの全体的なずれによって起こる、再生信号の上下振動について示している。図２５（ａ）のように、隣接トラック間のマークの位置が揃っている場合は、再生信号は、各サンプリングタイミングごとに、同じ高さでアイが開くパターンとなる。しかし、図２５（ｂ）のように、隣接トラック間のマークの位置がずれている場合、再生信号は、各サンプリングタイミングごとに交互に上下する、正弦波信号が乗ったような信号となる。これは、マークの集まり方にマークピッチ周期で片寄りが生じるためで、同様のことは、トラッキングが２トラックの中心からずれて、片側のトラックの上に片寄った場合にも生じる。これが、規則的な高周波数域の信号の揺らぎとなる。
【００１８】
一方、中周波数域の揺らぎは、再生信号の直流成分がゆっくりと変化するように観察される。高周波数域の揺らぎの原因以外は、ほとんどこの中周波数域の揺らぎの原因となる。また、従来は、一桁低い周波数域にあった屈折率揺らぎなどの揺らぎ要因が、カバー層厚が０．６ｍｍから０．１ｍｍへ極薄化することに従って、揺らぎ周波数が高周波化し、中周波数域の揺らぎ誤差要因の一つとなるなど、高密度化に伴う別の要因によっても揺らぎノイズの問題が大きくなっている。
【００１９】
これらのうち、中周波数域の揺らぎについては、直流成分の変動に対して、追従補正するフィルタを用いることで補正できるが、従来よく用いられる補正用のパターンの通過検出を用いる方法では、補正用のパターンを多数媒体上のパターン中に配置しておく必要があった。記録密度を損なわないためには、補正用のパターンは、１フレーム（セクタ）中に１〜２個とするのが通常であり、補正の間隔は、マーク１００個以上もの間隔の長い周期（低い周波数）であった。このため、１フレームより短い周期を持つ誤差（ノイズ）成分に対しては、ほとんど効果のある補正が行えなかったという問題点があった。
【００２０】
次に、高周波数域の揺らぎについて述べる。高周波数域の揺らぎの原因については、先程述べたように、主に２つの要因がある。
隣接トラック間のマークの全体的なずれによって生じる、高周波数域の揺らぎは、同時に走査する２つのトラックの信号の強度比は変わらずに、ほぼ正弦波成分だけが加算されたように再生信号に現れる。この現象は、ピットエッジ位置のずれによるキャリア信号の混入として、電子情報通信学会・研究報告ＭＲ９９−７６に報告されている。これに対しては、再生信号に恒常的に含まれるキャリア周期の信号（キャリア信号）を除去するフィルタ（キャリア・キャンセラ）を用いて、取除けることが記載されている。ただし、このキャリア・キャンセラを用いて補正する従来の補正方法では、本来の符号変調信号と区別して、再生信号に恒常的に含まれるキャリア信号を検知して追従補正するため、比較的長い時間にわたって平均化することで検知することが必要となり、追従に時間がかかっていた。このため、８フレーム以下といった比較的短い周期で変動するピットの全体的な位置ずれに対しては、補正が追従できずに、十分な補正の効果が得られないという問題点が生じていた。
【００２１】
一方、再生時のトラッキングずれによって生じる高周波数域の揺らぎは、同時に走査するトラックのうち、片方のトラックの信号のみが強調されて再生信号に現れる。隣接トラック間ずれの場合と同じ周波数の正弦波成分が加わるだけでなく、各トラックの符号の変調比が異なって再生信号に現れるため、正弦波成分を差引く従来のキャリア・キャンセラによる方法では正確な復号ができないという問題を生じていた。
【００２２】
これらの誤差要因に、さらに二次元符号間干渉による信号のずれが混入し、各々を分離して補正するため必要なフィルタの応答時間がさらに長くなることで、補正できるノイズの周波数帯域がさらに制限されていた。
二次元符号間干渉を補正するために、再生後に、再生信号上でイコライザ・フィルタをかけて改善する方法もあるが、高域の信号を拡大（エンハンス）する際に、上記のような各要因によるノイズも同時に拡大してしまうという問題点もあった。
【００２３】
このように、光のスポットのより小さな間隔でピットの並んだ高記録密度の光ディスクにおいて、記録密度をさらに向上し、かつ情報を高い信頼性で再生できるようにするためには、二次元的な符号間干渉による記録密度の制限の問題を解決すると共に、光ディスク媒体の作製誤差と、再生時の制御誤差に対し、出来るだけ高速応答かつ正しい補正を行えるよう工夫する必要がある。これによって、信頼性の高い情報再生の可能な光ディスクを提供し、また、大量の情報を高密度に記録できる、安価な光ディスク装置を提供することが課題であった。
【００２４】
なお、以後、本項にて説明に用いたＲＯＭ（読出し専用記録）用光ディスクの「ピット」に代えて、「マーク」という語を用い、ＲＡＭ（読書き可能な記録）媒体のように、書込みによって形成される物質の特性（結晶構造・反射率等も含む）の変化で記録された光ディスクの場合も含めることにする。また、それに伴い、「変調ピット端の長さ」に代えて、マークの中心からマークエッジまでの長さを「マークエッジ長」と呼ぶことにする。記録情報に応じてピット端の長さを変調することは、マークエッジ位置をシフトして、記録点のマーク端の面積を変調することに相当するが、これを「マークエッジ長を変調する」と記すことにする。
【００２５】
市松模様状のマーク配置では、マークの左半分と右半分の長さが独立に変調されるため、マークエッジ長は、マークの左右で異なる。これらについて、図１２のように定義する。非変調（無変調）マークの中心（重心）を、マーク中心９０とする。このマーク中心の、トラック方向（円周方向）の間隔をマークピッチ９１とし、半径方向の間隔をトラックピッチ９２とする。
【００２６】
また、マーク中心９０から、マークの左半分のエッジまでの長さを左側マークエッジ長９３、マークの右エッジまでの長さを右側マークエッジ長９４と呼ぶ事にする。左側マークエッジ長と右側マークエッジ長を併せて呼ぶ場合には、単にマークエッジ長と呼ぶことにする。
また、半径方向に最近接する２つのマークエッジと、トラック方向に最近接する２つのマークエッジ（同一マークの反対側のエッジも含める）を合わせた４つのマークエッジを併せて、隣接するマークエッジと呼ぶことにする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、媒体を再生するときに生じる二次元の符号間干渉量を予測して、符号間干渉に対する補正を、媒体上に記録するパターン上で行う。その際、パターンによっては非線形符号間干渉も生じるので、非線形符号間干渉が生じないようなパターンを採用することで、さらに記録密度を高めることができる。二次元符号間干渉の補正された媒体より再生される光学的な再生信号の特性を利用することで、学習パターンを必要とせずに、再生信号中に含まれる従来よりも高い周波数のノイズ成分まで除去して、正しい復号ができる。このための補正手段として、再生信号のアイパターンのアイ中心のずれに対して追従補正するフィルタを用いる。さらに、このフィルタを二系統用意して、記録点通過ごとに、使用する補正フィルタを交互に切換える方法を用いることで、対応できるノイズの種類を増やすことができる。
【００２８】
符号間干渉補正を二次元方向に対して行うことにより、トラック上（周方向）のマークの間隔だけでなく、トラック自体の間隔（半径方向）をも詰めることができるようになり、さらに記録密度を向上することができる。また、符号間干渉補正を二次元にすることによって、隣接するトラックからの影響を排除して、正確な再生信号レベルを得ることができるため、正確なアイ中心追従補正が可能となり、組合せによって、補正による効果をさらに高めることができる。また、隣接するトラックの影響を、二系統の追従補正フィルタで交互に補正することによって、隣接トラック間のズレによる混入信号を排除して、複数トラックを一つの光スポットで同時に走査する場合に特有のノイズを補正することができる。
【００２９】
本発明による情報記録媒体は、マークエッジ長が情報によって変調されたマークをトラックに沿って複数配置した情報記録媒体において、前記マークエッジ長は、トラック方向に隣接するマークエッジ間及びトラック方向と直交する方向に隣接するマークエッジ間で、負の符号相関を有することを特徴とする。この情報記録媒体は、二次元符号間干渉補正によりマークエッジ位置が調整された媒体であり、半径方向のマーク間隔及びトラック方向のマーク間隔より光スポットの直径が大きな再生光で情報を再生するときに問題となる、二次元符号間干渉を補正して情報を再生することができる。
【００３０】
複数のマークは、隣接するトラック間で相互にほぼ逆位相となる位置に配置（市松模様状に配置）され、両側のマークエッジ長が多値変調されているものとすることができる。また、複数のマークは、トラック方向と直交する方向に等間隔で延びる複数の直線上にそれぞれ左右対称となるように配列された略長円形のマークであり、両側のマークエッジ長が３通り以上に多値変調されたマークとすることができる。
【００３１】
本発明による情報再生方法は、情報によってマークエッジ長が変調されたマークがトラックに沿って複数配置された光ディスクを、光スポットの直径が前記マークの半径方向間隔及びトラック方向間隔よりも大きな再生光を用いて再生する情報再生方法において、光ディスクから反射された再生光を検出してアナログ再生信号を発生するステップと、アナログ再生信号から同期信号を検出し、サンプリング信号を生成するステップと、アナログ再生信号をサンプリング信号によってサンプリングするステップと、サンプリング信号によってサンプリングされたアナログ再生信号を量子化された信号へ変換するステップと、アナログ再生信号と量子化された信号の差分である量子化誤差信号を出力するステップと、アナログ再生信号を量子化誤差信号によって補正するステップとを含むことを特徴とする。
この情報再生方法は、マークエッジ長が、トラック方向に隣接するマークエッジ間及びトラック方向と直交する方向に隣接するマークエッジ間で、負の符号相関を有するマークを記録した光ディスクの再生に有効である。
【００３２】
前記補正は、積分フィルタを通した量子化誤差信号をアナログ再生信号から減算することによって行うことができる。また、記録マークが市松模様状に交互に並んで配置されている媒体の再生に当たっては、量子化誤差信号の出力及び当該量子化誤差信号によるアナログ再生信号の補正を、サンプリング信号が奇数番目であるか偶数番目であるかによって別個に行うのが有効である。
【００３３】
本発明による情報再生装置は、光ディスクに再生光を照射する照射光学系と、光ディスクから反射されてきた再生光を検出する検出光学系とを備える光ヘッドと、光ヘッドから発生された再生信号から同期信号を検出し、サンプリング信号を生成する手段と、サンプリング信号に応じて再生信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段によってサンプリングされた再生信号を量子化された信号へ変換すると共に、入力された再生信号と量子化された信号の差分を量子化誤差信号として出力する量子化フィルタと、量子化誤差信号によって量子化フィルタに入力される再生信号を補正する補正手段とを含むことを特徴とする。
【００３４】
この情報再生装置は、情報によってマークエッジ長が変調されたマークがトラックに沿って複数配置され、マークエッジ長が、トラック方向に隣接するマークエッジ間及びトラック方向と直交する方向に隣接するマークエッジ間で、負の符号相関を有する光ディスクを、光スポットの直径がマークの半径方向間隔及びトラック方向間隔よりも大きい再生光によって再生する場合に有効である。
【００３５】
補正手段は、積分フィルタと前記量子化フィルタに入力される再生信号から積分フィルタの出力を減算する減算器によって構成することができる。また、量子化フィルタと補正手段の組を２組備え、一方の量子化フィルタと補正手段の組は奇数番目のサンプリング信号によってサンプリングされた再生信号を処理し、他方の量子化フィルタと補正手段の組は偶数番目のサンプリング信号によってサンプリングされた再生信号を処理するように構成してもよい。
【００３６】
また、この情報再生装置は、情報によって両側のマークエッジ長が多値変調された複数のマークがトラックに沿って隣接するトラック間で相互にほぼ逆位相となる位置に配置され、マークエッジ長が、トラック方向に隣接するマークエッジ間及びトラック方向と直交する方向に隣接するマークエッジ間で、負の符号相関を有する光ディスクを、光スポットの直径がマークの半径方向間隔及びトラック方向間隔よりも大きい再生光によって再生する場合に有効である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１及び図８〜図２４を用いて説明する。図１は、本発明による記録時の二次元符号間干渉補正と、再生時の追従補正の組合せを示す概念図であり、個々の補正の詳細については後述する。理解を容易にするため、以下の図において、従来例の図２〜５と同じ作用を示す部分には同じ符号を付して説明する。
【００３８】
二次元符号間干渉の補正方法
まず、本発明による、二次元符号間干渉を施した媒体のパターンについて、図８〜１２を用いて説明する。なお、符号間干渉補正を、以下ＩＳＩ補正（ISI : Inter-Symbol Interference）とも記す。
二次元符号間干渉補正においては、４つの記録点に対し、周囲の１２個の記録点から混入する漏れ光の大きさを単位として補正を考えることにする。そのため、図３に示した、記録点を単位とする補正方法を考える。
【００３９】
まず、光スポットのビームの分布を、次のように、４×４の係数の分布によって表す。中央の４つがビームの中央（＝強度１）で、ビームの外側では、ビームの裾野における強度を、ｋx，ｋy，ｐ（＜１）で表す。
【００４０】
【数１】
0003839352.tif 000002
【００４１】
次に、各記録点におけるマークの補正後の変調量を、次のように、５×５の係数の分布によって表す。
【数２】
0003839352.tif 000003
【００４２】
中央の１＋ａが、補正の対象となる一つの記録点を表す。この中央の記録点を、変調量＝１だけ変調した場合に、再生信号上でも、この信号が１レベル（１値）分の信号として検出される状態が理想である。この再生信号を得るために、原盤上に形成するパターンを、各々ａ〜ｆの係数分だけ変化させて記録することで、二次元符号間干渉を補正する。すなわち、この補正方法では、図８のように、ある特定の記録点の変調量に応じて、周囲の記録点の変調量を調節することで、符号間干渉補正を行う。
【００４３】
上記の場合、理想に近い状態で二次元符号間干渉補正する場合のａ〜ｆの係数は、次の逆行列式を計算することで求められる。
【数３】
0003839352.tif 000004
この行列方程式は、光スポットのビームが、前記中央の記録点上に当っている場合にのみ再生信号上に１レベル分の信号変化が得られるという条件から得られる。
【００４４】
ガウシアンのビーム分布を仮定し、光スポットの裾野の光強度分布が
【数４】
0003839352.tif 000005
のように近似できる場合、この光スポットに対して、二次元符号間干渉補正となるａ〜ｆの係数は、上記の逆行列方程式を解くことで、次式のように求められる。
【００４５】
【数５】
0003839352.tif 000006
すなわち、前記中央の記録点を、１レベル分マークエッジを長い情報を記録する場合には、記録時に、８４％程度（＝ａ）さらに長めに記録し、左右隣の記録点を反対に５５％（＝ｂx）程度短めにして記録し、同様にして合計２５点の記録点（ａ〜ｆ）のマーク端の長さ（マークエッジ長）を、各々の係数に従って調節すればよい。
【００４６】
このようにして、二次元符号間干渉補正を行った媒体上のパターンの例を、図９に示す。図９（ｂ）が、補正を行う前の、３値変調の二次元ＰＲＭＬ方式用の光ディスクのパターンで、図９（ａ）が二次元符号間干渉補正されたパターンである。補正後のパターンは、図９（ａ）のように、パターン上の変調が若干強調されて記録されたパターンとなる。
【００４７】
なお、このように、二次元符号間干渉を補正する場合、トラック間隔の設定にもよるが、誤差を１％以内に正しく補正するためには、以上示したように、５トラック分の記録マークについて、相互に影響することを考慮しながら、同時に長さを調節することが必要である。もし誤差がもう少し大きく５％以内に許容される場合であっても、少なくとも３トラック以上の記録マークについて、相互に影響することを考慮しながら、同時に長さを調節することが必要であり、特開平１１−３５３６５２号公報のような、１トラック分のＦＩＦＯ（First-in First-out）メモリを用いた構成では、実際には正しく二次元符号間干渉を補正することはできない。最低でも２トラック分以上のＦＩＦＯメモリが必要となるので、注意が必要である。
【００４８】
なお、上記のように符号間干渉補正を行ったマークエッジ長を、補正後のマークエッジ長と呼ぶことにする。これに対し、符号間干渉補正する前の、補正を行わない状態での量子化されたマークエッジ長を、基本変調マークエッジ長と呼ぶことにする。本来、各マークエッジ長を、各識別可能な長さに量子化（＋１、０、−１等）して記録することを符号化と呼ぶが、ここでは、その中間の長さをとったマークエッジ長（１．４、−０．５５等）も、小数成分を伴った符号として、併せて符号と呼ぶことにする。
【００４９】
図９（ａ）と図９（ｂ）のパターンから、１＋ａ〜ｆの５×５の係数の分布を逆に求めることも可能である。図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、図９（ａ）と図９（ｂ）のパターンより各記録点のマークエッジ長を求めて、各記録点間の二次元的な相関分布を計算し、パターン全体で分布の平均値を求めたものである。
ここで述べる相関分布とは、一面に広がるマークのパターンにおいて、各マークエッジ長が、平均的に見て、隣、または又隣のエッジの間で、長さの大小関係に関連があることを数値化したものである。例えば、「あるマークのマークエッジ長が長い場合に、その隣の記録点のマークエッジ長も長い」という傾向を有する時、この隣合うマークエッジ長は正の符号相関を持つという。逆に、「あるマークのマークエッジ長が長い場合に、その隣の記録点のマークエッジ長は平均的に短い」とき、この隣合うマークエッジは負の符号相関を持つという。
【００５０】
この相関計算は、次のようにして行う。図３に示した各記録点のマークの面積を、パターン（またはパターン写真等）より抽出する。具体的には、図３の各斜線部にかかっているマーク端の面積を、すべての記録点について測定する。このすべての記録点において、隣接または又隣のマークエッジの間でマークエッジ長の大小を、乗算し、大小関係の関連を数値化して平均化する。
【００５１】
ｉ行・ｊ列目の記録点（ｉ，ｊ）におけるマーク端の面積をＳijとすると、相関値（相関係数）Ｃ（ｘ，ｙ）は、次式で求められる。このｘ，ｙを２軸にとって、相関係数Ｃ（ｘ，ｙ）を高さ方向にプロットしたものが図１０（ａ）と（ｂ）である。
【００５２】
【数６】
0003839352.tif 000007
【００５３】
中央の上向きの突起は、記録点自身の相関値であるので、高さ（相関率）が必ず１となる。この相関値は、無限遠方では、相関がなくなるためゼロとなる。従って、この中央の突起（１）と無限遠方（０）の高さで、軸の絶対値が分かる。図１０（ａ）では、中央の突起の周囲に４つ、下向きの突起があり、この高さが各々ｂx（左右隣）とｂy（上下隣）の係数に対応している。同様に、この分布は、突起の大きさが、おおよそ、二次元的に１＋ａ〜ｆの５×５の係数の分布にそのまま対応している。二次元符号間干渉補正を行っていない図１０（ｂ）では、下向きの突起はなく、５×５の係数の分布のような、各マークエッジ長の二次元的な相関がないことが分かる。
【００５４】
このように、記録した変調データがランダムとみなせる、ある一定以上の面積のパターンがあれば、パターンに二次元符号間干渉補正が施されているか否かを、パターンのマークエッジ長の相関分布特性の解析によって、判断することができる。
【００５５】
このようなパターンで記録された光ディスク媒体は、再生装置によって、特定の直径の光スポットを走査して再生した場合に、二次元符号間干渉が打消されて、正常に多値レベルに分離した再生信号を得ることができる。次の図１１に、そのような再生信号の例を示す。
【００５６】
図１１（ａ）（ｂ）は、各々、全く同じ記録信号列に対して、パターンを生成し、（ａ）二次元符号間干渉補正した場合と、（ｂ）補正しない場合について、同一径の光スポットで、パターン上の同じ場所を走査した場合に、得られる再生信号（ＲＦ信号）のアイパターンを、シミュレーションにより求めて比較したものである。記録密度は一平方インチ当り４０ギガビット、光スポット径は、マークピッチの１．６５倍（３９０ｎｍ径）を想定している。
【００５７】
図１１（ａ）は、補正を行った場合を示し、信号上に均等に白いアイが開いている。図１１（ｂ）は補正を行わない場合を示す、一見、同じようにアイが開いているように見えるが、下から２番目と３番目のアイの間を通るべき信号が、実際には３番目と４番目の間を通過している。白いアイの間隔も、特に下半分と上半分で不均等であることから分かるように、正しくアイが開いていない。そのため、図１１（ｂ）の再生信号では、正しくデータが復号できない。
このように、トラックピッチとマークピッチを狭めて高密度化した光ディスクにおいては、二次元符号間干渉を補正することが、正しい記録データの復号に必須である。
【００５８】
なお、図１０（ａ）のように、下向きの突起が生じることは、マークエッジ長が長いマークのすぐ隣りは、マークエッジ長が逆に短くなっていることを示している。これを「負の符号相関を有する」と呼ぶ。負の符号相関を持つマークのパターンは、符号間干渉補正によっても得られるし、高域強調（プリエンファシス）という手法によっても得られる。ただし、特定の大きさの光スポットで走査したときに、光学的な再生信号が、狙った多値レベルの通るべき中心を通るためには、スポットの大きさに応じ、特定のフィルタ特性でプリエンファシスを行わなければならない。このようにプリエンファシスの特殊な場合で、特定の直径の光スポットで再生した際にマーク間・トラック間の多値符号の干渉が打消されるよう、特に調整されたものが、符号間干渉補正であると位置付けることもできる。
【００５９】
なお、このようにして、二次元符号間干渉補正されたパターンでは、補正によってマークの長さは非整数となり、量子化されない。その代わり、補正された媒体を、特定のスポット径の光で読んだ場合に、再生信号（ＲＦ信号）のサンプリング値が量子化されることになる。
【００６０】
本手法では、符号間干渉補正を、再生後に信号処理（二次元ＭＴＦ補正回路：イコライザ補正の一種（ＭＴＦ＝ Modulation Transfer Function））で行う場合に比べ、再生回路中で符号間干渉を補正する必要がなくなるため、二次元ＭＴＦ補正回路が不要で、回路が簡易となり、コストを下げられる。
【００６１】
また、再生後に信号処理によってイコライザ補正した場合は、高域の信号成分を拡大（エンハンス）することになるため、描画誤差やレジストラフネスによるノイズも同時に拡大されてしまい、再生信号の品質が劣化してしまうのに対し、本手法では、イコライザが不要であり、ノイズが拡大されずに済むため、同じ描画精度でパターンを作製しても、より正確な符号抽出（復号）ができるという利点がある。
【００６２】
二次元ＩＳＩ補正パターンを有する媒体の作製装置
次に、上述のＩＳＩ補正パターンを有する光ディスクの作製装置について、図１３、図１４を用いて説明する。
図１３は、ブランキング機能を有する電子線描画装置の全体の機械的構成例を示す図である。真空中に設置したＸＹステージ１０１上のウエハ１０２に対し、電子銃１０３から電子線を落射し、偏向とブランキングによって微細パターンを描画する構成となっている。ここでは、ウエハを光ディスクの原盤として用いている。まずその全体構成を説明する。なお、図１３、図１４では、電子光学系のうち、本発明に関連の高い部分のみについて、抜き出して示している。
【００６３】
除振台１０４上に真空チャンバ１０５が設置してあり、真空チャンバの内部に二次元的に可動なＸＹステージ１０１が入っている。真空チャンバの天井部には、電子銃１０３が据付けられており、電子線を発生させて、加速電極１２０に印加する高電圧により加速し、前記ＸＹステージ１０１上に据付けられたウエハ１０２上に電子線を落射する。この電子銃１０３とウエハ１０２の途中に静電偏向電極１０６を設けてあり、この電極間に電圧を印加することによって、電子線の軌跡を曲げることができ、ウエハ１０２上への電子線の照射位置を走査することができる。静電偏向電極１０６は、高速偏向器用アンプにつながっており、ステージの変位に応じた電圧が印加される。チャンバは真空ポンプ１０８と搬入室１０７を備えており、真空ポンプによって、真空チャンバ内を高真空に維持できるように構成されている。描画対象であるウエハ１０２は、２つのゲートに挟まれた搬入室１０７を介して、大気中から真空内部へ導入し、ＸＹステージ１０１上へ載置することができる。このＸＹステージ１０１上のウエハ１０２に対して、電子銃１０３より出射した電子線を落射する。ブランキング電極１１０に電圧を印加することで、電子線の照射をＯＮ／ＯＦＦでき、これによってパターンを描画することができる。電子線を落射する位置は、主偏向器１０９と、静電偏向電極１０６の両方によって制御できる。主偏向器は、低速であるが、広範囲に偏向するために用いる。
【００６４】
次に、図１４を用いて、本電子線描画装置の信号系の構成例を説明する。制御系は、大きく分けて、カラムと呼ばれる電子光学系（含む電子銃）の制御部と、ＸＹステージの駆動制御系・位置検出系と、パターンの描画を司る描画制御器１１１から成る。電子光学系の制御については、通常の走査電子顕微鏡と同様である。電子銃電源１２２により電子銃１０３を加熱して、電子銃１０３にて発生した電子線を、加速電圧電源１１２の印加電圧にて加速し、主フォーカスコイル用アンプ１１４の電圧に従ってその焦点が調節される。
【００６５】
ＸＹステージ１０１は反射鏡１２１を備えており、その位置をレーザ測長計１１５にて測定し、制御誤差を検知する。この制御誤差は、偏向補正量調整器１１６、高速偏向器用アンプ１１７を介して、静電偏向電極にフィードフォワードすることで、描画パターン上の精度を補償する。ＸＹステージはＸ軸・Ｙ軸各々、フィードバックＰＩＤ回路１１８を介して、モータドライバ１１９により制御される。
【００６６】
二次元符号間干渉は、描画開始前に、描画制御器１１１内部で、パターン上で生じる二次元符号間干渉の補正量をあらかじめ計算して、マークを描画するＯＮ／ＯＦＦのタイミングを、あらかじめ補正し、パターンデータとして記憶しておく。描画制御器１１１の実態は、制御系全体に同期してデータを高速で送出する機能を持った、インターフェースを備えたコンピュータであり、描画制御器内にて二次元符号間干渉補正の行列計算を行うことができる。この際、補正を行う前後３トラック（計５トラック）のデータを考慮して、補正後のパターンを生成する必要があるが、描画開始前に、全ての記録すべきデジタルデータが分かっているので、前記行列演算に示した計算により補正後のパターンのデータを生成することは、比較的簡易である。原盤であるウエハ１０２は、描画開始前に、電子線レジスト（ＺＥＰ−５２０等）を５０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で塗布しておく。ＸＹステージ１０１を、各々正弦波、余弦波で往復運動させて、ウエハ１０２の円運動を開始し、描画開始後に、記憶したＯＮ／ＯＦＦのデータに従って、ブランキングアンプ１２３を介してブランキング電極１１０に印加する電圧を制御することによって、ウエハ上に所望のマークパターンを描画する。
本原盤描画装置においては、パターンの二次元符号間干渉補正は、描画開始前に計算によって行い、あらかじめデジタルデータの形で蓄えておくことで実現している。
【００６７】
ウエハ１０２が、厚さ０．６ｍｍ程度のガラスウエハである場合は、上のようにして描画されたウエハ１０２を現像し、得られたレジスト膜のパターン上に、白金の反射膜（約８０ｎｍ）を形成することで、そのまま、再生装置にて再生が可能な光ディスク媒体となる。ウエハ１０２を原盤として、転写・複製して用いる場合は、現像後のウエハ上にニッケルを１ｍｍ厚程度にメッキし、ウエハを取り除いた後、残ったニッケル板を原盤として、スタンピングによる複製を行い、所望の光ディスク媒体を得る。
【００６８】
二次元ＩＳＩ補正パターンの再生
次に、二次元符号間干渉補正を行って情報の記録された情報記録媒体より、情報を再生する、再生装置の構成例について、図１５〜１７を用いて説明する。図１５は本発明による光ディスク再生装置の構成例を示す図、図１６は直流成分の信号ずれに対する追従補正を説明する図、図１７は交流成分の信号ずれに対する追従補正を説明する図である。
【００６９】
二次元符号間干渉補正されたパターンを有する光ディスク８を、回転サーボ回路９によって一定回転速度に制御されたモータ１０上に設置し、回転する。レーザ駆動回路１１によって駆動される半導体レーザ１２からレーザ光を発生させ、コリメートレンズ１３によって並行光とした後、ビーム整形プリズム１４によって整形する。これを反射鏡１５によって反射し、光ディスク８の方へ向けて導入する。この光は偏光ビームスプリッタ１６を通過し、λ／４板１７を通過し、対物レンズ１８にて集光されて、光ディスク８上に照射される。対物レンズ１８は、アクチュエータ１９上に設置されており、焦点深度方向と、ディスクの半径方向に電気信号によって可動な構造となっている。焦点深度方向は焦点サーボ回路２０によって、半径方向はトラッキングサーボ回路２１によって、各々、前記集光照射された光が、光ディスク８上の、希望のトラック上のパターンの上にて焦点を結ぶように制御される。
【００７０】
光ディスク８上のパターンによって変調された反射光は、反転して対物レンズ１８を通過し、平行光に戻された後、λ／４板１７を通過し、偏光ビームスプリッタ１６にて反射されて、シリンドリカルレンズ２２、集光レンズ２３を通過して、四分割光検出器２４に入射する。この四分割光検出器２４上では、対物レンズ１８の焦点深度に応じて、光のパターンの対称性が変化する。これを光電検出して、焦点ずれを電気信号の形で検知することができる。この電気信号を、光電流アンプ２５にて増幅し、焦点サーボ回路２０に帰還することで、自動焦点調節が実現される。
【００７１】
一方、光電流アンプ２５にて増幅された反射光信号は、信号処理によって情報を再生するためにも用いられる。光電流アンプ２５の信号は、まず等化回路２６によって、周波数・反射光量に応じて補正される。次にこの信号は、レベル検出回路２７、同期検出回路２８、サンプリング回路３０に供給される。レベル検出回路２７では、同期パターンの先頭を示すミラーレベルの信号を検知する。具体的には、再生信号の最大値を保持し、これと比較することでミラーレベルを簡易かつ確実に検出することができる。この信号を受けて、同期検出回路２８にて、再生信号の同期信号（同期マークの信号）を検出し、整列パターンの位置に同期した、同期タイミング信号を生成する。この信号を位相ロック回路２９にて受け、同期タイミング信号に同期した逓倍化信号を生成する。この逓倍化信号をサンプリング・クロックとして、サンプリング回路３０に供給し、変調データの通過点に合わせて、再生信号をサンプリングする。
【００７２】
サンプリングされた再生信号は、前記サンプリング・クロックに従って交互に、偶数サンプリング信号保持回路４０と、奇数サンプリング信号保持回路４１に振り分けられる。偶数サンプリング信号保持回路４０より出力される、偶数サンプリング信号４２と、奇数サンプリング信号保持回路４１より出力される、奇数サンプリング信号４３は、各々、量子化フィルタ４４に入力される。量子化フィルタ４４は、自動利得制御回路（ＡＧＣ：Auto Gain Control）を備え、サンプリング信号列に適した利得で、入力されたアナログ信号を、量子化（符号化）された信号へ変換する。
【００７３】
図２６に、量子化フィルタ４４の仕組みを示す。量子化フィルタは、アナログの入力信号４９に対して、最も近い量子化準位に信号を量子化する。この量子化された信号を量子化信号４６として出力し、元の入力信号４９と出力信号（量子化信号４６）の差を、量子化誤差信号４７として出力する。量子化誤差信号４７は、入力されるアナログ信号が、理想的な量子化信号（アイパターンの各アイの中間）から上下にどれだけずれているかを示す信号である。
【００７４】
図１５に戻り、量子化誤差信号４７は、積分フィルタ４５を通して、元のアナログ信号へフィードバックされ、図１６のように、元のアナログ信号の範囲が全体的に（上側または下側に）続けて同一方向にずれている場合は、このずれを元へ戻すよう補正する。図１６に示した黒い上向きの矢印は、補正方向及び補正量を模式的に示す。図１６のように、ゆっくりと全体的に再生信号（ＲＦ信号）５３がずれる原因が、発明が解決しようとする課題の項にて述べたような、中周波数域の揺らぎ５５である。図中の符号５４は量子化閾値である。
【００７５】
補正回路を、偶数サンプリング信号４２と、奇数サンプリング信号４３の二つに対し、各々分けたことで、交互のサンプリング点ごとに、信号ずれの方向が反転する図１７のような正弦波状の信号ずれに対しても対処できる。図１７のような、キャリア周期の正弦波は、サンプリング点ごとに、再生信号５３が上下に変動するようなノイズとなって現れる。つまり、サンプリング・クロックに同期して、「交互」に上下する補正が必要となる。正弦波の振幅のみが、１０サンプリング点周期以上でゆっくりと変化する分については、サンプリング点ごとに交互に現れる上下方向のずれに対して、上下各々に対応できる。この交互に上下する、正弦波状の信号ずれの原因が、「発明が解決しようとする課題」の項にて述べたような、高周波数域の揺らぎ５６である。サンプリング周期で、正弦波成分のずれを直接検知して補正できるので、再生信号中から正弦波成分をゆっくりと抽出して検知し追従するキャリア・キャンセラに比べ、より速い追従補正ができる。図１７に示した黒い上下の矢印は、補正方向及び補正量を模式的に示す。
【００７６】
このように、補正回路を、偶数サンプリング信号と、奇数サンプリング信号の二系統に分けることによって、直流成分の揺らぎだけでなく、従来の多値補正だけでは追従できなかったような、交流成分の揺らぎにも対応できる。
なお、上記では、媒体を再生し出力される、反射光量に比例したアナログ信号を、光学的な再生信号（またはＲＦ信号）と述べた。これに対して、再生信号の多値分離により、デジタルデータを復元することは符号を抽出すると表現している。
【００７７】
２つの量子化信号４６は、混合器４８によって再び一つの符号列信号にまとめられ、復調回路３１に供給される。復調回路３１では、各変調マークのマークエッジ長の和に相当する量子化信号を、メモリ３３に記憶された１トラック前に再生された信号を元に、個々の記録点の符号データへ分解して、読み出すトラックのビット信号を復号する。復号されたビット信号は、次のトラックのデータの読出しに備えてメモリへ記憶する。
【００７８】
一方、トラッキング誤差検出回路３２へ供給された偶数サンプリング信号４２と、奇数サンプリング信号４３は、光スポットがトラッキングずれ検出用の特定のパターン上を通過する際に、検出（サンプル）され、サーボピットに相当するトラッキングのズレを検出できるエッジ位置の信号を抽出して、両信号の差を元に、光スポットのトラッキングずれ（トラッキング誤差量）を検出して、理想トラック位置からのズレ量をトラッキングサーボ回路２１へ帰還する。これにより集光点のトラッキングが実現される。なお、これらのサーボ回路、駆動回路、信号処理回路は、主制御回路３４によって統括的に制御される。
【００７９】
復調回路３１より出力された、復号されたビット信号を、使用目的に合わせて信号処理することで、ディスクに記録されたデータが利用できる。一般的に、エラー訂正処理や、スクランブルの復号化等の処理が行われる。
【００８０】
本発明においては、フレーム（またはセクタ）毎に信号レベルの補正用パターンを用意して、補正パターンを通過する毎に補正値を再セットする代わりに、再生信号が直接多値レベルの指定のレベルを通過するよう符号間干渉補正されたディスク媒体を用意して、各サンプリング点における再生信号（ＲＦ信号）より、補正量を検知する。これによって、隣接トラック間のピットの位置ずれによるキャリア信号を、補正パターンの通過時に限らず、各サンプリング点毎に合わせて追従することができる。従来、数フレームから数十フレームかかって追従していた、ピットの全体的な位置ずれによる周期的信号変動量を、１サンプリングポイント毎に正確に検知し追従することができ、二次元ＰＲＭＬ方式におけるキャリア周期の周期的信号変動を除去し、変調部のデータの再生をより確実で信頼性の高いものとすることができる。光ディスク媒体作製時における描画精度の制限が緩和され、全体的なピット位置の誤差に対する許容幅が大きくなることで、光ディスクの作製コストが下がる。また、その光ディスクの再生装置においては、実質的に上記全体的なピット位置の誤差と同様に再生信号に周期的信号変動を生じるトラッキング誤差に対する許容幅が大きくなることで、光ディスクの再生装置の作製コストも下がる。
【００８１】
このように、二次元符号間干渉の補正された媒体より再生される光学的な再生信号は、アイパターンのアイが開くことを利用して、アイ中心のずれに追従する量子化フィルタを適用すると、学習パターンを必要とせずに、従来よりも高い周波数のノイズ成分まで除去して、正しい復号ができる。すなわち、本手法では、学習パターンが不用となるために記録密度が上がり、サンプリング・クロック毎に補正が効くことで、ノイズ耐性が格段に向上する。
【００８２】
また、サンプリング・クロックに同期して、交互に上下に補正する場合でも、正弦波成分をゆっくりと検知して追従する従来のキャリアキャンセラ・フィルタを用いる場合よりも、速い追従ができる。このため、二次元符号間干渉補正と本補正方法を組合せることで、従来よりも１〜２桁高い周波数のノイズまで、補正によって取り除くことができる。
【００８３】
また、媒体の作製誤差や、再生時の制御誤差による、再生信号の中周波数域の揺らぎについては、補正用パターンや学習用パターンをデータ記録部の途中に何度も挿入しなくとも、各記録点を通過するごとに、再生信号より直接補正することができる。このため、１フレームより短い周期を持つ誤差（ノイズ）成分に対しても、有効な補正が行える。例えば、２〜３フレーム（セクタ）よりも短い周期のノイズを加えて描画したディスク媒体を再生することも可能となる。
また、高周波数域の揺らぎは、正弦波成分のみの場合についても、２つのトラックの信号強度比が変化した場合についても、２つの補正回路で、各々に多値判定の中心値と利得が変化することで、比較的柔軟に補正できる。
【００８４】
正確な符号間干渉補正が可能な媒体
次に、二次元符号間干渉補正を用いて、さらに記録密度を上げた光ディスク媒体について、図１８〜２４を用いて説明する。
従来の技術の項にて述べたように、特開平６−７６３０３号公報では、一次元の非線形符号間干渉を、学習パターンを用いて補正する方法について記載している。非線形符号間干渉とは、各マークの変調量の和が、再生信号上では正しく和の値とならずに、正しい和の値から少しずれる効果を起こす干渉のことで、特開平６−７６３０３号公報の図１２に説明されている。記録点の間隔を詰めて記録密度を上げようとすると、同様の問題が、本二次元符号間干渉の場合においても生じる。
【００８５】
まず、従来フォーマットである、市松模様上にマークの配置された二次元ＰＲＭＬ方式において生じる、非線形符号間干渉の問題について説明する。図１８は、サンプリング点に対するマークの非対称性によって生じる、再生光量のアンバランスを示している。マークエッジ長が三値に変調される場合、この変調部５７のみに着目すると、三値の真中の長さのピットは図１８（ａ）のように、光スポットが、左側サンプリング点ＳＰ１にある場合と、右側サンプリング点ＳＰ２にある場合で、変調部より得られる光量５９が異なる。このため、再生信号上で、全反射光量の和が、ＳＰ１とＳＰ２とでは、同じ１ステップ分には見えない。この光量のアンバランスは、図１８（ｂ）のように、３値変調において、マークエッジ長が、最も長い場合と最も短い場合では、変調部５７がＳＰ１とＳＰ２の光スポットの位置に対し、対称形となるので、アンバランスは場合は生じない。再生光量のアンバランスは、サンプリング点に対してマークが非対称となった場合にのみ生じる。
【００８６】
この現象が生じると、１スポット中に複数のマークエッジ変調部が入る場合、各変調部からの光量の誤差の和が、変調量の１ステップ分を超える場合が生じる。記録密度が４５ギガビットを超えると、二次元符号間干渉補正を行った場合でも、この現象によって、再生信号のアイパターンのアイがつぶれてしまい、正確な記録情報の復号が行えなくなる。なお、特開平６−７６３０３号公報には、この問題に対し、学習パターンを用いて補正する方法が記載されている。
【００８７】
そこで、マークの変調部に相当する部分のみを、図１９のように、対称な形状のマークに置き換え、マーク中心に対して、左右を対称に変調することで、この非線形符号間干渉の発生を抑えることができる。図１９のマークを再生する際の、光ビームの当り方を、図２０に示す。対称な形のマークでは、図のように、長いマークであっても短いマークであっても、左側サンプリング点ＳＰ１、右側サンプリング点ＳＰ２のどちらに光スポットがある場合でも、検知される再生光量は同じとなる。そのため、マークの長さを連続的に変調することで、任意の多値記録ができる。媒体のパターンの精度さえよければ、例えば、１０レベル程度の多値変調を行っても、それらを復号することができる。
【００８８】
このパターンを、大きさの関係を無視して、形のみについて、特開平６−７６３０３号公報記載の従来光ディスク媒体と比較すると、図２２のようになる。図２２（ａ）が、マークエッジの左右を独立に変調する従来パターンで、図２２（ｂ）が、マークエッジを対称な形で変調する本手法によるものである。さらに、図２２（ｃ）が、縮尺まで合わせて（ａ）と比較したものである。本手法によるものでは、（ａ）の各マークエッジ（記録点）に相当する部分に、一つ一つ独立のマークを配置している。サンプリング点（ＳＰ１，ＳＰ２）は、これら小さな各マークの間で、各４つのマークの中央の空点上にある。この（ｃ）では、一つのマークは一つの多値情報しか扱えないが、マークの形状が対称であって光のアンバランスが生じないため、二次元符号間干渉補正により、理論的には完全な補正が可能である。
【００８９】
二次元符号間干渉補正に、正確な補正が可能となる本パターンを用いることによって、理想的な多値レベルの再生信号を得ることができ、再生信号上の誤差が非常に小さくなることによって、記録する多値レベル数を増やすことができる。これによって、記録密度を大きく向上することができる。
【００９０】
なお、対称形状のマークとしては、これまでに図に示した図２３（ａ）のような長円形のマークの他に、図２３（ｂ）に示すような長方形で長さや幅を変調したもの、図２３（ｃ）に示すような円形で、半径を変調したものも利用可能である。長円形の形状のマークは、電子線描画装置によって、一筆書きで形成することができるため、コストを安く媒体を作製できるという利点がある。また、電子線を用いて描画することで、電子線の高い分解能を活かして、情報の記録密度の高い細かなパターンが作製できる。
【００９１】
なお、本パターンを用いた本光ディスク媒体の再生装置においては、サンプリング・クロック毎に再生信号が上下する、キャリア周波数のノイズが乗らないために、二系統の追従補正フィルタが不要となるため、図２４のように、偶数サンプリング信号保持回路４０、奇数サンプリング信号保持回路４１、混合器４８を省いて、より簡易な再生回路を利用できるという利点がある。
【００９２】
また、従来の市松模様状のマークの並びのパターンにおいても、図２１に示すように、ピットが一番長いか、短いかの２通りのみに変調され、かつ、その２値のマークエッジ長の和が、マークピッチに等しくなるように、バランスをとって記録すると、左右のサンプリング点ＳＰ１，ＳＰ２のどちらから光量を検知した場合でも、同じ光量で検知される。このため、２値変調に、わずかに符号間干渉補正による変調量の変化を加えた場合でも、追加した変調量により生じる光量のアンバランスは小さくて済む。これによって再生信号のずれも小さく済み、安定した復号を行って、正しく情報を再生することができる。また、再生信号のずれが小さくて済む分、マークピッチやトラックピッチを詰めて、記録密度を高めることができる。
【００９３】
【発明の効果】
これまでに述べたように、本発明においては、媒体の再生時に生じる二次元の符号間干渉量を予測して、符号間干渉を、媒体上のパターン上で補正して記録する。それによって、高密度化のために、マークピッチ・トラックピッチが縮小することで生じる二次元符号間干渉を補正することができ、青色光を再生に用いる光ディスクにおいても、単層で１平方インチ当り３２ギガビット以上の記録密度が可能となる。
【００９４】
また、二次元符号間干渉が補正された媒体を再生する際には、再生信号のアイパターンのアイが開くので、アイ中心のずれに対して追従補正するフィルタを用いることで、再生信号を直接補正することができる。このため、記録データ中に学習パターンを挿入する場合に比べて、再生信号中に含まれるノイズを、従来よりも１〜２桁高い周波数成分まで除去することができ、正しい復号ができる。これによって、二次元ＰＲＭＬ方式の光ディスクにおける、媒体原盤の作製誤差や、再生装置における制御誤差に対する許容度が向上する。
【００９５】
さらに、アイ中心のずれに対して追従するフィルタを二系統用意して、記録点通過ごとに、使用する補正フィルタを交互に切換える方法を用いることで、対応できるノイズの種類を増やすことができ、描画時の隣接トラック間のずれによるノイズだけでなく、再生時のトラッキングずれにより生じるノイズも除去できる。
【００９６】
パターンによっては非線形符号間干渉も生じるので、非線形符号間干渉が生じないようなパターンを採用することで、さらに記録密度を高めることができる。このように、媒体上の二次元符号間干渉補正と、再生時の補正を併用することによって、ノイズに対する許容幅が広がり、光ディスク媒体の作製コストを下げることができ、補正回路も簡易なものが使える。これによって、高記録密度・高信頼の光ディスクおよび光ディスク装置を、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、記録時の二次元符号間干渉補正と、再生時の追従補正の組合せを示す図。
【図２】従来パターンにおけるピット配置と再生信号の例を示す図。
【図３】マークエッジを記録点とみなした場合、記録点が正方格子状に並んでいることを示す図。
【図４】二次元ＰＲＭＬ方式により、再生信号に現れるピット端の長さの和の信号より、ピット端に記録されたデータ列を復元する方法を説明する図（その１）。
【図５】二次元ＰＲＭＬ方式により、再生信号に現れるピット端の長さの和の信号より、ピット端に記録されたデータ列を復元する方法を説明する図（その２）。
【図６】二次元ＰＲＭＬ方式における、周囲のピットからの漏れ光の混入（二次元符号間干渉）を説明する図。
【図７】二次元ＰＲＭＬ方式において、二次元符号間干渉の生じる干渉率（右縦軸）と、干渉率より見積もられる記録密度の上限（左縦軸）の計算値を示す図。
【図８】本発明における二次元符号間干渉補正の方法を示す概念図。
【図９】二次元ＰＲＭＬ方式において、（ａ）二次元符号間干渉補正されたパターンと、（ｂ）補正を行う前のパターンの例を示す図。
【図１０】図９に示したパターンの、各マークのマークエッジ長を、一面にわたって、二次元相関分布解析して求めた、二次元相関分布図。
【図１１】二次元ＰＲＭＬ方式において、（ａ）二次元符号間干渉補正されたパターンと、（ｂ）補正を行わないパターンより得られる再生信号をシミュレーションにより求め、アイパターンとした例を示す図。
【図１２】マーク中心、マークピッチ、トラックピッチ、マークエッジ長の定義方法を示す図。
【図１３】二次元符号間干渉を行って、情報を記録する、情報記録装置の機械系の構成例を示す図。
【図１４】二次元符号間干渉を行って、情報を記録する、情報記録装置の制御系（電気系統）の構成例を示す図。
【図１５】本発明による光ディスクの再生装置の構成例を示す図。
【図１６】本発明による再生信号の補正方法で、直流成分の信号ずれに対する追従補正を説明する図。
【図１７】本発明による再生信号の補正方法で、交流成分の信号ずれに対する追従補正を説明する図。
【図１８】従来の光ディスクにおいて、サンプリング点の位置の違いによって生じる、変調部より得られる光量のアンバランスを説明する図。
【図１９】本発明による、変調部より得られる光量のアンバランスの生じない記録パターンを示す図。
【図２０】本発明による、対称形マークのパターンにおいて、左右のサンプリング点に対して、再生光量のアンバランスが生じないことを説明する図。
【図２１】本発明による、市松模様状のマーク配置の媒体において、２値変調かつ変調時のマークエッジ長のとり方を工夫することで、変調部より得られる光量のアンバランスの生じないことを説明する図。
【図２２】本発明による、変調マークの並びを、従来パターンにおけるマークの並びと比較した図。
【図２３】本発明にて用いることのできる、対称形のマーク形状の例を示す図。
【図２４】本発明による、軸対象の並びのマークパターンの光ディスク媒体を再生する、再生装置の構成例を示す図。
【図２５】隣接トラック間のピットのズレによって、高周波数域の揺らぎが生じることを説明する図。
【図２６】量子化フィルタの働きと、量子化誤差を説明する図。
【符号の説明】
１…同期ピット
２…基準ピット
３…サーボピット
４…データピット
５…光スポット
６…変調ピット端
７…半径方向
８…光ディスク
９…回転サーボ回路
１０…モータ
１１…レーザ駆動回路
１２…半導体レーザ
１３…コリメートレンズ
１４…ビーム整形プリズム
１５…反射鏡
１６…偏向ビームスプリッタ
１７…λ／４板
１８…対物レンズ
１９…アクチュエータ
２０…焦点サーボ回路
２１…トラッキングサーボ回路
２２…シリンドリカルレンズ
２３…集光レンズ
２４…四分割光検出器
２５…光電流アンプ
２６…等化回路
２７…レベル検出回路
２８…同期検出回路
２９…位相ロック回路
３０…サンプリング回路
３１…復調回路
３２…トラッキング誤差検出回路
３３…メモリ
３４…主制御回路
４０…偶数サンプリング信号保持回路
４１…奇数サンプリング信号保持回路
４２…偶数サンプリング信号
４３…奇数サンプリング信号
４４…量子化フィルタ
４５…積分フィルタ
４６…量子化信号
４７…量子化誤差信号
４８…混合器
４９…入力信号
５０…記録点
５１…未知エッジ
５２…既知エッジ
５３…再生信号（ＲＦ信号）
５４…量子化閾値
５５…中周波数域の揺らぎ
５６…高周波数域の揺らぎ
５７…変調部
５８…光スポットのビーム分布強度
５９…変調部より得られる光量
９０…マーク中心
９１…マークピッチ
９２…トラックピッチ
９３…左側マークエッジ長
９４…右側マークエッジ長
１０１…ＸＹステージ
１０２…ウエハ
１０３…電子銃
１０４…除振台
１０５…真空チャンバ
１０６…静電偏向電極
１０７…搬入室
１０８…真空ポンプ
１０９…主偏向器
１１０…ブランキング電極
１１１…描画制御器
１１２…加速電圧電源
１１３…走査偏向器用アンプ
１１４…主フォーカスコイル用アンプ
１１５…レーザ測長計
１１６…偏向補正量調整器
１１７…高速偏向器用アンプ
１１８…フィードバックＰＩＤ回路
１１９…モータドライバ
１２０…加速電極
１２１…反射鏡
１２２…電子銃電源
１２３…ブランキングアンプ
ＳＰ１…サンプリング点１
ＳＰ２…サンプリング点２
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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