CN102651220B - 再生信号评价方法、信息记录再生方法以及信息记录再生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供再生信号评价方法、信息记录再生方法以及信息记录再生装置。再生信号评价单元用于在光相位多值记录再生系统中确保互换性。此外，提供抑制电路规模的解码单元。根据用户数据对光的相位进行调制，将该相位信息记录在记录介质中。然后光学地再生在记录介质中记录的相位信息，把记录的相位信息变换为电信号，对该信号进行自适应均衡，并进行PRML解码。检测与从再生的相位信息中指定的图形的目标波形的在时间轴方向上的偏移，计算统计平均。此外，从所再生的相位信息中提取根据所指定的图形再生的相位的值，计算统计平均。

Description

再生信号评价方法、信息记录再生方法以及信息记录再生装置
技术领域
本发明涉及使用光的相位记录以及再生信息的方式以及评价再生信号的方式以及用于体现该方式的信息记录再生装置。
背景技术
以下说明书中的一部分用词使用在Blu-ray Disc(BD：蓝光光碟)中使用的表现。这些在BD以外的系统中有可能使用别的称呼。但是，如果是本领域的从业者则可以容易地转换。
关于光盘的记录容量的扩大，除了光源的短波长化和物镜的数值孔径比(NA：numerical aperture)的增大，还通过增加每一张光盘的记录层数来实现。在BD中，使用蓝色半导体激光，NA为0.85的高NA物镜，通过2层实现了50GB的记录容量。并且，在2010年，在将记录层数增加到3到4层的同时还提高面记录密度，由此具有100GB以上的记录容量的BD XL已达到实用化。
记录波长的短波长化和物镜的高NA化达到极限，今后难以大幅提高面记录容量。由此，为了实现上述以上的记录容量，进一步增大记录层数是有力的解决手段之一。但是，在与现有的多层光盘相同的结构中，当增大记录层数时，难以实现单位记录容量的成本的降低可能性较高。其原因在于，当前的多层光盘的制造成本以及成品率主要与记录层的制造工序有关。即，层数的增大直接导致工序数的增大，最终的生产率大体由每一层的压印工序的产出率的层数的阶乘来决定。
因此，研究了不具有如现有的多层光盘那样物理定义的记录层的光盘及其记录技术。作为一个例子，在专利文献1记载的技术中在由光致折变材料(photorefractive material)形成的记录区域中记录微全息图(micro-hologram)，即微小干涉条纹。在上述记录区域中没有物理上规定记录位置的结构，因此，通过间接地控制在记录中使用的光(记录光)的焦点位置来决定各微全息图的记录位置。此外，举出另外一个例子，如在专利文献2中记载的那样通过在记录区域中形成空隙(void)来进行记录。根据这些记录方法，能够比较自由地增加虚拟的记录层，容易谋求每张光盘的记录容量的增大。此外在本说明书中，关于如上述那样不具有在记录区域中物理地规定记录位置的层的方式，为了方便统称为空间记录(volume recording)。
包含上述的空间记录，在增大了记录层数时，来自进行再生的层的反射光光量减少成为问题。因为记录用光源的输出是有限的，在具有多个记录层的光盘中为了对从再生光的入射面看位于最里面的层进行记录，要求途中的各记录层的透过率足够高。反过来说，需要各层的光反射率以及吸收率足够小。此外，为了对吸收率小的记录层进行记录设定了高的记录膜的记录灵敏度，所以在增大再生时的拾取器的出射光(再生光)的功率方面存在限制。因此，一般记录层数越多在再生时从记录层返回的光量越小。因此，存在再生信号的信噪比(SNR)降低的问题。
作为应对再生信号的SNR降低的技术，具有专利文献3中记载的使用光学干涉(optical interference)的信号振幅放大技术。即，通过使再生光和从共用的光源得到的参照光与来自记录层的反射光在光检测器上干涉，由此放大再生信号。此外，在本说明书中，把这样的使再生光与从共用的光源得到的参照光与再生光在光检测器上进行干涉的方式及其光学系统分别统称为零差检测以及零差检测系统。
光盘驱动器的主要性能之一是记录以及再生时的数据传输速度(以后简称为传输速度)。这特别是在非民生领域使用时是重要的性能项目。传输速度在第一意义上由线记录密度和盘的线速度来决定。此外，盘的线速度由能够实现的盘的旋转速度进行限制。通过在几乎全部的光盘中使用的材料即聚碳酸酯制成的直径为12cm的盘时，当考虑振动或变形时旋转速度的极限为10000rpm(rotations per minute)左右。
线记录密度在第一意义上由再生光头的光学分辨率来决定，并且还考虑实用性方面的性能余量和信号处理导致的性能提高效果来决定。光学分辨率由光头使用的光源的波长和物镜的数值孔径来决定。即，光盘驱动器的传输速度的上限主要由能够实现的盘的旋转速度的上限和线记录密度来决定。以上的事项对于本领域的从业者来说是公知的，省略详细的说明。
但是，如上所述，光学分辨率是已经几乎达到了极限的状况。为了在该状况下与目前相比进一步提高传输速度，目前取代每1通道时钟记录1比特的二进制(binary)记录，希望是每1通道时钟记录超过1比特的信息的多值记录方式。在多值记录中，每单位长度的记录容量也增加，理所当然关系到盘的记录容量的增大。
关于多值记录方式，具有在非专利文献1中记载的技术。其针对与在现有记录型光盘介质中使用的记录膜同类的记录膜，改良记录波形，由此，通过将反射率从现有的2值调制最大增加到8值调制，由此来增大记录容量。但是，因为再生信号的振幅与现有的光盘相同，所以与反射率的各阶调对应的信号电平相互的SNR降低，未必适合于提高传输速度。
【专利文献1】日本特开2008-97723号公报
【专利文献2】日本特开2009-238285号公报
【专利文献3】日本特开2009-252337号公报
【专利文献4】日本特开2010-250881号公报
【非专利文献1】Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.42(2003)，pp.1062-1067
发明内容
本发明提供在使用多值记录方式的光记录再生技术中，同时实现记录容量的增大和传输速度的提高，用于确保在该方式下不同的驱动器之间的互换性的信号评价方式以及体现它的装置。
如上所述，在盘的旋转速度以及线记录密度的提高存在限制的状况下，为了与现有技术相比大幅提高传输速度，取代每1通道时钟记录1比特的二值记录，每1通道时钟记录超过1比特的信息的多值记录方式是一个解决方法。此外，以下把在1通道时钟记录的信息单位简称为代码(symbol)。此外，同样在不带来混乱的范围内，把通道比特简称为比特。此外，把编码前应该记录的数据称为用户数据，把该二进制表现中的最小单位称为用户比特。由此，例如在不进行编码的二进制记录中，1代码与1比特即1用户比特对应，相同地如果是不进行编码的8值记录，则1代码与3比特即3用户数据对应。代码的表现是在该领域中广泛使用的语句，在不带来混乱的范围内以上述的含义来使用。
如在背景技术中叙述的那样，在实现多值记录再生系统上，在再生信息时得到的信号仅通过振幅调制来表现信息时，难以提高传输速度。当在DVD或BD这样的使用反射光强度变化的光盘的情况下考虑时，判断各代码的值的光强度的间隔变得狭窄，因此，判定各代码的电平时的误差率(error rate)大于2值记录再生时的误差率。这是因为在使用具有高速传输所需要的带宽的电路系统时变得更加显著，结果难以实现高速传输。
此外，光盘系统具有可更换记录介质的特征。由此，需要确保同一规格的驱动器彼此的互换性。在现有的光盘系统中，例如如果是本领域的从业者则可以知晓作为规定的再生条件下的误差率和再生信号的品质，规定抖动来确保互换性。在使用相位记录的多值记录中，也容易想到至少规定误码率(symbolerror rate)。但是，容易想象无法通过抖动规定相位记录中的再生信号的品质。即，在光相位多值记录再生系统中确保互换性的课题之一在于提供妥当的再生信号评价方法。
本发明的信号评价方法具有把在记录介质中记录的数字信息作为光的相位信号光学地读出的步骤；从读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值的步骤。可以具有除了相位的值以外，还提取与预先指定的数字图形所对应的目标波形的在时间轴方向上的位移的步骤。
本发明的信息记录方法是将数字信息可作为光的相位光学地读出地记录在记录介质中的信息记录方法，具有把在记录介质中记录的数字信息作为光的相位信号光学地读出的步骤；从读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值的步骤；以及变更记录条件，使提取出的相位的值与预先指定的值大体一致的步骤。可以具有除了与预先指定的数字图形对应的相位的值，还提取与预先指定的数字图形所对应的目标波形的在时间轴方向的位移，变更记录条件以使提取的时间轴方向的位移与预先指定的值大体一致的步骤。
本发明的再生信号评价装置具有把记录介质中记录的数字信息作为相位信号进行再生的再生部；对相位信号进行解码的解码器；从解码器的解码结果中检测预先指定的数字图形的图形检测器；以及计算图形检测器检测出预先指定的数字图形时的相位信号的统计平均的计算单元。作为解码器使用PRML(partial response most-likely)解码器，可以把预先指定的数字图形的长度设为在PRML解码器中使用的PR级别的约束长以上的长度。
本发明的信息记录再生装置是在记录介质中使数字信息可作为光的相位地光学地读出地记录、再生的信息记录再生装置，作为一例，具有对用户数据进行卷积编码的单元；对卷积编码后的数字信息进行交织(interleave)的单元；根据交织后的信息，调制从光源发出的激光的相位，在所述记录介质中记录相位信息的单元；光学地读出在记录介质中记录的相位信息的零差检测系统；通过PRML法把光学地读出的相位信息解码为数字信息的单元；对通过解码得到的数字信息进行解交织的单元；以及对解交织后的数字信息进行维特比(Viterbi decode)解码得到用户数据的单元。
根据本发明，实现抑制电路规模的增大，对多值记录的信号进行解码的再生系统。此外，通过提供恰当的再生信号评价单元，在光相位多值记录再生系统中易于确保互换性。根据以下实施方式的说明，上述以外的课题、结构以及效果会变得明确。
附图说明
图1是表示本发明的装置结构例子的功能框图。
图2说明微全息图记录的情形。
图3说明应用了微全息图的相位记录的方法。
图4是零差检测技术的说明图。
图5表示没有码间干扰时观测到的相位再生信号的例子。
图6A表示在码间干扰(inter-symbol interference)有限时观测到的相位再生信号的例子。
图6B表示在码间干扰有限时观测到的相位再生信号的眼图(eye pattern)的例子。
图7A表示二进制记录中的再生波形的例子。
图7B表示多值记录中的再生波形的例子。
图8表示再生波形与目标波形的例子。
图9是说明相位计算的细节的图。
图10是表示能够应对调制器的刻度(scale)异常的相位计算系统的构成例的功能框图。
图11说明沿位移(edge-shift)检测的一例。
图12是说明记录调整时的数据流的功能框图。
图13表示记录调整的步骤的一例。
图14说明并用卷积编码时的信号处理的流程。
图15表示卷积编码器的构成的一例。
图16是表示卷积编码的效果的一例。
图17是表示并用卷积编码时的解码系统的构成例的功能框图。
图18是表示光盘装置的构成例的概要图。
符号说明
1：光盘；10相位调制器；52主轴电动机；53滑臂(slider)；54主电路；55固件；101半导体激光器；102准直透镜；103λ/2板；104偏振光分光器；106λ/4板；107二维执行器(actuator)；108物镜；113聚光透镜；116反射镜；118无偏振光半分光器；119λ/2板；120偏振光分光器；121、122检测器；123λ/4板；124偏振光分光器；125、126检测器；201；AD转换器；202偏角计算电路；203自适应均衡器；204自适应均衡器系数控制器；205PRML解码器；206图形检测器；207延迟器；208位移计算器；209相位计算器；210切换器；220解码图形寄存器；221图形比较器；222寄存器；223检测对象图形表；224选择器；225计数器；226累加器；240光学系统；241零差检测系统；242相位沿位移检测系统；243补偿表；244相位调制器；250卷积编码器；251刺穿器(puncture)；252交织器；253光头；255解交织器；256维特比解码器；2601时刻延迟器；2612进制加法器
具体实施方式
作为解决上述多值记录再生系统中的传输速度的问题的方法，考虑使用振幅以外的信息，即使用相位。作为在光记录中记录相位的方法，考虑应用专利文献1中记载的微全息图的方法。在专利文献1记载的方式中，微全息图简单地被作为微小的反射体使用。微全息图如图2所示，使从同一光源发出的两束激光通过相向的两个物镜108a、108b在同一部位聚焦，在该焦点附近记录干涉条纹，由此形成记录标记。在再生时与现行的光盘相同，检测来自该微全息图构成的记录标记的反射光强度。
为了在微全息图中记录相位，如图3所示，可以根据记录数据调制在记录中使用的两个激光中的一方的相位。在通过准直透镜102把从半导体激光器101发出的激光变换为平行光线后，通过无偏振光半分光器118一分为二，其中的一方经由反射镜116a使用物镜108a在记录介质1上聚焦。另一方的激光在经过相位调制器10后经过反射镜116b、116c以及物镜108b，同样地被引导至记录介质1中，两束激光光线在同一部位聚焦。在此，当根据记录数据驱动相位调制器10时，形成微全息图的干涉条纹的光轴方向的位置变化。即，通过该方式记录的构成微全息图的干涉条纹的列进行与记录数据列对应的位置变化。
当考虑对微全息图照射再生光时，再生光被构成微全息图的各干涉条纹反射，可以将微全息图作为整体看做一个反射体。由此，当构成微全息图的干涉条纹的光轴方向的位置变化时，被反射的再生光的相位变化。因此，通过判别该再生反射光的相位能够得知在各微全息图中记录的相位。此外，在应用了微全息图的相位记录中，不存在现有的光盘那样的物理定义的记录面或记录层。但是，为了简化说明，为了方便把面状地记录微全息图的层或面称为记录层或记录面。同样地，把列状地记录微全息图的列称为轨道。
作为检测被微全息图反射的光的相位变化的方法，可以使用相位差零差检测(phase diversity homodyne detection)技术(以下成为零差检测)。以下说明这些方法。首先，说明零差检测。但是如果是本领域的从业者，通过参照专利文献3可以容易地理解零差检测以及使用零差检测的光盘装置的构造以及动作，所以以下仅说明本发明的说明所需要的概要。
图4是零差检测系统的动作说明图。来自半导体激光器101的光通过准直透镜102成为平行光，在透过λ/2板103后入射到偏振光分光器104。偏振光分光器104具有使入射到分离面的p偏振光(以后称为水平偏振光)几乎100％地透射，使s偏振光(以后称为垂直偏振光)几乎100％地反射的功能。此时通过调整λ/2板围绕光轴的旋转角度，可以调整透射光和反射光的强度比。透过偏振光分光器104的光透过λ/4板106a被变换为圆偏振光，通过装配在二维执行器107上的物镜108在关盘1上的记录层聚光。来自光盘1的反射光沿相同的光路返回，通过物镜108成为平行光，在通过λ/4板106a变换为与最初入射时相比偏振方向旋转了90°的直线偏振光后，入射到偏振光分光器104。于是因为旋转了90°所以进行反射入射到聚光透镜113。
另一方面，从半导体激光器101出射，在偏振光分光器104反射的光透过λ/4板106b变换为圆偏振光，入射到装配在二维执行器107上的反射镜116。被反射镜(角锥棱镜：corner cube prism)116反射的光沿相同的光路返回，经由λ/4板106b入射到偏振光分光器104。去路和回路两次通过λ/4板106b被变换为与最初入射时相比偏振方向旋转了90°的直线偏振光，所以反射光透过偏振光分光器104，在与来自光盘的反射光相互偏振光垂直的状态下成为同轴入射到聚光透镜113。入射到聚光透镜113的两束光通过无偏振光半分光器118分别按照1比1的比例反射、透射。透射的光通过透过λ/2板119，在偏振光旋转45度之后，通过偏振光分光器120被分离为水平偏振成分和垂直偏振成分，分离后的各个光通过光检测器121、122来检测。在无偏振光半分光器118反射的光在通过λ/4板123之后，通过偏振光分光器124被分离为水平偏振成分和垂直偏正成分，分离后各个光由检测器125、126检测。
详细说明由于光的干涉得到放大信号的过程。入射到聚光透镜113的光与作为水平偏振光的来自反射镜116的返回光以及作为垂直偏振光的来自光盘1的返回光成为同轴。因此当通过琼斯矢量(Jones vector)表现光的偏振状态时，如下那样。
E r E s - - - ( 1 )
在此，Es是来自光盘的返回光的电场，Er是来自角锥棱镜的返回光的电场。此外，该矢量的第一分量表示水平偏振光，第二分量表示垂直偏振光。
该光通过无偏振光半分光器被一分为二，透射光通过从水平偏振方向看轴向在22.5度的方向上具有fast轴的λ/2板。此时，琼斯矢量如下那样。
然后，通过偏振光分光器水平偏振成分透射，垂直偏振成分进行反射，所以透射的光和反射的光分别成为以下的式子那样。
1 2 ( E r - E s ) - - - ( 3 )
1 2 ( E r + E s ) - - - ( 4 )
另一方面，在无偏振光半分光器反射的光通过从水平偏振方向看轴向在45度的方向上具有fast轴的λ/4板。此时的琼斯矢量成为以下那样。
然后，通过偏振光分光器水平偏振成分透射，垂直偏振成分进行反射，所以透射的光和反射的光的电场分别通过下式表示。
i 2 ( E r + iE s ) - - - ( 6 )
1 2 ( E r - iE s ) - - - ( 7 )
因此，4个检测器121、122、125、126的检测信号分别成为式(8)至式(11)。η为检测器的光电转换效率。
η | 1 2 ( E r - E s ) | 2 = η ( 1 4 | E r | 2 + 1 4 | E s | 2 - 1 2 | E r E s | cos φ ) - - - ( 8 )
η | 1 2 ( E r + E s ) | 2 = η ( 1 4 | E r | 2 + 1 4 | E s | 2 + 1 2 | E r E s | cos φ ) - - - ( 9 )
η | i 2 ( E r + iE s ) | 2 = η ( 1 4 | E r | 2 + 1 4 | E s | 2 + 1 2 | E r E s | sin φ ) - - - ( 10 )
η | 1 2 ( E r - iE s ) | 2 = η ( 1 4 | E r | 2 + 1 4 | E s | 2 - 1 2 | E r E s | sin φ ) - - - ( 11 )
因此，模拟减法器130以及131的输出分别成为式(12)、(13)。
|ErEs|cosφ(12)
|ErEs|sinφ(13)
在此，φ为再生光和参照光的相位差。以后，只要不特别产生混乱，将参照光与再生光的相位差简单称为相位(符号为φ)。
如根据式(12)以及式(13)可知，可以根据两个模拟减法器的输出得知参照光与再生光的相位差。由此，本领域的从业者可以容易地理解通过按时间序列观测该相位差，能够再现记录时的相位调制量。此外，因为把相位作为微全息图的有效的反射面的位置进行记录，通过反射光对其进行再生，所以本领域的从业者应当理解把记录时的相位调制量作为再生时希望的相位变化量的1/2进行记录。
一般地，对从模拟减法器输出得到的相位相加相位常数来进行观测。该相相位常数可以通过并用动作解码和记录格式的结构来解决。因此，以下只要没有特别的需要，将相位常数作为0来处理。
在图5中表示了再生时观测的上述X以及Y的计算例子。(以后只要没有特备的限定，设X以及Y分别表示零差系统输出的余弦以及正弦成分)。在此，记录时的相位使用0度、45度、90度、135度这4个值，分别分配二进制数据“00”、“01”、“10”、“11”。因此，在再生时观测为2倍的相位变化，所以如图5所示那样观测0度、90度、180度、270度。由此，如果能够判别这些相位则能够对用户数据进行解码。此外，在图5所示的例子中，因为记录的相位调制信号的相位迁移间隔足够宽，所以成为事实上能够无视码间干扰的状态。即，在相位变化时，观测到瞬间进行迁移，所以看到如图5所示那样仅在0度、90度、180度、270度的附近观测到信号。此外，设再生信号的振幅恒定。
在光学地再生在微全息图中记录的相位时，产生因为光斑的大小有限而引起的码间干扰。此时，例如可以与记录了浓淡标记的现有的光盘中的码间干扰同样地考虑。即，当在再生光斑内存在记录了不同的相位的区域时，可以把使用零差检测观测到的相位(与参照光的相位差)看作通过来自各个相位区域的反射光量进行了加权平均后的相位值。在图6A中表示使用该状况在具有码间干扰的情况下观测的相位的计算例子。这是使用波长405nm的激光和NA为0.85的物镜再生使用微全息图通过代码间隔320nm记录了随机的4值相位调制信号(无行程长限制)的相位。与可以无视码间干扰的图5明显情形不同。即，也观测0度、90度、180度、270度的各点附近以外的值，另一方面，不观测270～360度之间的值。如果考虑上述的码间干扰的影响，则是理所当然的。关于在图6A中，在0度、90度、180度、270度各点的中间观测的斑点，为了描绘该图所使用的数据是相位输出的时间离散的数据(2倍过采样)，所以如果是连续信号则观测3/4圆弧。
图6B是把相同的数据描绘为在纵轴上取得相位的眼图。可知多个线交叉的相位存在多个。这些相位与在图6A中在0度、90度、180度、270度的各点的中间观测到的斑点对应。此外，可知无论在哪个相位等级中都具有通过眼的中央附近的线。即，表示无法根据单纯的等级判定来进行代码判定。
为了根据受到这样的码间干扰的信号，解码原本的4值数据列，与二进制数据时相同，PRML法是有效的。关于使用PRML法的解码，在本领域从业者之间广泛知晓，所以在此不进行详细说明。与现有的光盘中的PRML解码不同，在对多值信号进行PRML解码时使用的维特比解码器与为了判别所需要个数的值而需要的内部状态数为二进制信号时相比具有很大的飞跃。在假设没有行程长限制时，关于与n值记录对应的维特比解码器的内部状态数N，当把约束长设为L时，通过下式给出。
N＝n(L-1)           (14)
即，在二进制记录中如果约束长为3，则维特比解码器的内部状态数成为22＝4，与其相对，在为4值记录时为16。在8值记录中为64，在16值记录中为512，在16值记录中为4096。可知相对于记录值的数或约束长的增加，维特比解码器的内部状态也急剧增加。并且，从各状态分支的支路数与记录值的数量相同，所以结果，计算分支度量(branch metric)的电路的数量M通过下式给出。
M＝nL            (15)
在预想无法足够降低PRML解码结果的误码率时，考虑为了提高可靠性对用户数据预先进行编码。在该代码中可以使用卷积码，此时与PRML解码一起维特比解码器能够同时进行解码。但是，该量、维特比解码器的内部状态数即电路规模增大。
根据以上所述，可知对多值记录的信号进行解码时的一个课题在于抑制电路规模的增大。
本发明的信息记录再生装置具有根据零差检测系统的X、Y输出求出相位φ的单元、FIR型自适应均衡器、能够判别超过2值的值的维特比解码器。此外，除此之外有时还具有能够对卷积码进行解码的维特比解码器。此外，除此之外有时还具有解交织器。
使用用户数据对光的相位进行调制，把其相位信息记录在记录介质中，然后光学地再生在记录介质中记录的相位信息，把记录的相位信息变换为电信号，对该信号进行自适应均衡，进行PRML解码。此外，除此之外，在预先对用户数据进行卷积编码后进行交织，然后进行上述方法中的记录和再生以及PRML解码，对PRML解码的结果进行解交织，对其结果进行维特比解码，由此恢复用户数据。此外，从再生的相位信息中检测与指定的图形的目标波形的在时间轴方向的偏差，并计算统计平均。此外，从再生的相位信息中提取从指定的图形再生的相位的值，计算统计平均。使用这些统计平均评价再生信号。
图1与信号流一起表示装置结构例子。该例子使用零差检测系统再生记录了随机的8值相位调制信号(无行程长限制)的微全息图。评价其记录状态。记录状态的评价项目是相位和沿位移。以下，特别叙述评价相位的必要性。
在记录时，根据进行记录的数据通过相位调制器对记录光的相位进行调制。此时，希望相位调制器按照指示那样进行相位调制，并且，按照希望的那样在记录介质中形成微全息图中的干涉条纹。但是，有时例如由于温度等环境变化或相位调制器特性的随时间的变化，而无法按照意图进行相位调制。此外，即使在可以按照意图对记录光的相位进行了调制的情况下，由于记录了微全息图导致的介质的收缩，结果，可能记录的干涉条纹的位置不是希望的那样。该状况由于记录介质或记录时的功率等而不同。如此在记录相位时未必能够按照意图进行记录。这些成为再生时光盘倾斜等的余量或驱动器之间的互换性降低的原因。此外，关于时间轴方向根据相位调制器的频率特性或介质的特性，在再生时未必得到在希望的定时相位变化的信号。这是与现有的光盘类似的情况。
在光盘中，确保驱动器之间的互换性特别重要。因此，需要在进行记录后进行再生，评价记录状态。在现有的光盘中，主要通过误差率和抖动来进行该评价。现有的光盘是二进制记录，所以再生信号0等级的定义容易，定义再生信号穿过该0等级时刻的摆动即抖动也容易。并且，因为抖动和随机误差的发生频度具有相关性，所以作为评价指标是合理的。并且，通过减小沿位移能够减小抖动，所以能够用作记录状态的评价指标。
对其相对，在相位记录中除了抖动这样的时间轴(横轴)方向的评价，还需要相位(纵轴)的评价。使用图7A以及土7B来说明该理由的一例。图7A是在现有的二进制记录中具有不对称性的再生波形(实线)和不具有不对称性的再生波形(虚线)的边沿附近的示意图。如根据图7A可以推测的那样，与有无不对称性无关，如果边沿即在0等级交叉的点的附近的波形的倾斜相同，则噪音导致的沿的摆动也相同。实际上，如果不对称性不极端地大，无论在哪个波形中得到的误差率都没有大的差别。此外，可以理解无论在哪种的情况下沿位移的影响都是相等同的。即，可知再生信号的纵轴(信号振幅)的绝对值不重要。
在相位记录那样的多值记录再生时，再生信号的纵轴的绝对值也具有与横轴(时间)同等的重要度。使用图7B说明其一个例子。虽然将图7B的纵轴设为相位，但以下适合于对纵轴取其他物理量的系统。在图7B中虚线是对几乎正确地记录了相位时的相位进行再生的波形。另一方面，在图7B中实线是针对部分没有正确地记录相位(时刻6～9)的相位进行再生的波形。在该范围内，本来应该记录270度的相位。但是，实际上记录了比其稍微小一点的相位。结果，在再生时误判为180度的概率变高。如此，可知在相位多值记录时需要记录所意图的相位。此外，关于需要在时间轴方向在意图的定时相位变化，这与现有的光盘相同，因此省略详细的说明。此外，在多值记录时，将观测到的相位变化的定时与意图的定时的偏差称为沿位移。
因此，为了确保足够高的互换性，需要确认在记录后在意图的定时变化为意图的相位值的方法。以下说明该例子。
在图1中，把零差检测系统的输出X以及Y分别通过AD变换器201a、201b变换为数字信号。偏角计算电路202根据这些值计算与X-Y平面上的点(X，Y)对应的偏角。偏角计算电路202是把对反正切函数进行级数展开后得到的函数电路化的电路。求出的偏角在通过自适应均衡器203均衡后被输入到PRML解码器205，通过PRML解码法进行解码。该PRML解码器的PR级别是PR(1，2，1)ML。即约束长度为3。此外，该PRML解码器对应于8值的相位调制码的解码。由此，内部状态数为64。
自适应均衡器203是抽头(tap)数15的FIR(finite Impulse response有限冲激响应)型均衡器，其抽头系数使用LMS(least mean square最小二乘)法来决定。把PRML解码器的解码结果提供给自适应均衡器系数控制器204。自适应均衡器系数控制器204使用该解码结果合成与PR(1，2，1)ML对应的目标波形。还把自适应均衡器的输出提供给自适应均衡器系数控制器204。自适应均衡器系数控制器204考虑在PRML解码中产生的延迟，将目标波形与自适应均衡器输出进行比较求出均衡误差。然后，根据LMS法更新自适应均衡器203的抽头系数。LMS法在本领域的从业者之间广泛知晓，所以不再进行详细的说明。
图形检测器206从PRML解码器的解码结果中搜索预先指定的图形。把应该检索的图形赋予识别号码存储在图形检测器中，由此可以同时将多个种类作为对象。将在后面详细说明应该检索的图形的情况。图形检测器206在发现了对象图形时，将其识别号码输出给位移计算器208或相位计算器209。此外，计算位移时作为对象的图形和计算相位时作为对象的图形一般不同，所以图形检测器还对它们进行判别向对应的目的地输出。
经由延迟器207向相位计算器209供给自适应均衡器203的输出。延迟器207调整PRML解码以及图形检测中的延迟，以使相位计算器209取得的来自图形检测器206的对象图形检测通知的定时和与该图形对应的自适应均衡器输出数据列一致。
然后，详细说明相位计算。使用图8所示的再生波形和目标波形的一例，说明应该使用的检测图形。在图8中横轴以通道时钟为单位表示时刻。纵轴是相位，以45度为单位表示了0度到360度。在横轴显示时刻的情况下，还以45度为单位表示记录的相位的值，用虚线表示与其对应的PR(1，2，1)ML的目标波形。实线是再生波形。
因为具有码间干扰，所以难以判断在任意的图形中是否正确地记录了相位。此外，相位变化快的图形容易受到再生时的光学系统的像差或聚焦误差的影响。即，使用相位变化慢的图形是合理的。此外，解码器的PR级别(PR(1，2，1)ML)的约束长为3，所以在相同的相位值连续3个时钟以上时，目标波形表示全应答(full response)。由此，再生波形也能够期待全应答。因此，目标波形取得与表示全应答的时刻对应的再生波形的值即可。因此，在此，作为检测对象图形设为同一相位值连续3个时钟以上的图形。
图9详细说明相位计算。在检测对象图形表223中存储如上所述作为检测对象的图形。此外，如上所述，因为把同一相位值连续3时钟以上的图形作为检测对象，所以在检测对象图形表中从0到7存储8种如“000”、“111”等那样相同的值连续三个的值。此外，根据局面还能够使用“012”或“765”那样的图形，所以相位计算器209的内部结构成为图9所示的结构。
把PRML解码器205的解码结果输入给解码图形寄存器220。解码图形寄存器220是长度为3的移位寄存器，通过图形比较器221把在此保存的3时钟量的值与检测对象图形表223的值进行比较。图形比较器221当发现检测对象图形时，将该图形的识别号码通知给相位计算器209。在相位计算器209内，把该识别号码输入给选择器224。选择器对应于识别号码存储多个，对各个设置识别号码。通知识别号码，在该值与预先设置的值相当时，该选择器对针对每个选择器设置的计数器225输出脉冲，使该计数器的值增加1。同时，相同地对针对每个选择器设置的累加器226送出在寄存器222中保存的相位值。累加器226当从寄存器取得值时，将该值与自身的当前值相加。能够根据计数器225的值和累加器226的值求出作为目的的相位的平均值。
在图1所示的再生解码系统中，根据X以及Y求出相位(偏角)，使用自适应均衡器对该值进行线性均衡。仅通过这样的结构，有时可能无法正确地求出再生信号的相位。例如，具有在记录时相位调制的驱动电压中存在异常，仅能够通过对于指令值成比例地比目的值小的相位进行调制的情况。此时，再生的相位波形也成为全体缩小的波形。当对于这样的波形应用自适应均衡时，均衡器在作为频率滤波器发挥作用的同时还作为倍率器发挥作用，将缩小的波形的倍率伸展为大体合理的值。结果，无法检测记录时的异常。
为了防止这样的现象，考虑使用自适应均衡前的波形测量相位。但是，此时，因为没有修正频率特性，所以再生时的光斑可能受到失真的影响。因此，在图10所示的例子中，除了图1的结构之外，还设置切换器210，可以根据需要选择均衡前或均衡后的波形。即，可以使用均衡前的波形测量相位的最小和最大值，确认有无上述那样的异常。此时，通过选择相同的值连续比PRML解码器的约束长更长的期间的图形，可以减小频率特性的影响。
关于沿位移，能够使用与专利文献4中记载的技术相同的方法来检测。由此，在此仅简单地叙述。根据专利文献4，针对评价对象的再生沿波形(设为W)选择恰当的图形的组合(T、L、R)，由此可以使用以下的式子求出作为沿位移相当量的扩展沿位移。在此，W、T、R、L之间的欧几里得距离如ED(L，W)、ED(T，L)那样表示。
xL = 1 2 ( 1 - ED ( L , W ) - ED ( T , W ) ED ( T , L ) ) - - - ( 16 )
xR = 1 2 ( 1 - ED ( R , W ) - ED ( T , W ) ED ( T , R ) ) - - - ( 17 )
D = xR - xL 2 - - - ( 18 )
专利文献4以二进制记录为前提进行了说明，但是实际上在多值记录中也可以应用该定式。这基于通过欧几里得距离使式(16)以及式(17)的第二项标准化。作为一个例子，关于相位从0(0度)迁移到4的情况，使用图11进行说明。图11是按照通道时钟对得到W的再生波形进行采样的图。沿位于时刻12和13之间，位于向时间的正侧偏移12％的位置。因此，稍微偏离目标波形T。R以及L分别是使T位移正1时刻和负1时刻的沿。当使用这些沿使用式(16)～(18)求扩展沿位移时，求出0.11，得到与被给予的沿位移大体相当的量。
以上求出的相位以及沿位移的值不停留在用于确保互换性，这与现有的光盘系统相同。即，包含试写，通过向记录过程反馈能够提高记录品质。在图12中表示了为此的方式的一例。此外，在图13中表示了其步骤的一例。
图12用于说明如何使用以上求出的相位以沿位移的值，主要说明数据的流动。因此，极力省略光学系统和各种机构系统。由此，主要专注于数据的流动来进行说明。在记录时，相位调制器244根据用户数据，调制从作为光源的半导体激光器101发出的激光的相位。此时，相位调制器244并非通过作为指令值的用户数据单纯地进行调制，而是根据在补偿表243中存储的信息调整相位调制量及其定时。使用调整后的光通过光学系统240进行记录。
根据如以上说明的那样求出的相位以及沿位移决定补偿表的内容。即，通过光学系统240光学地读出记录的相位信息，通过零差检测系统241作为电气相位信号取出。通过相位沿位移检测系统242(相当于图1)把取出的相位信息与目标波形进行核对，提取相位以及沿位移。
例如像图13所示那样进行记录调整。在最初在光盘中记录时，如在步骤100中那样，使用预先指定的记录参数(相位以及沿的补偿值)进行记录。此外，设记录功率和其他参数的调整完成。根据该记录结果，在步骤101中，使用之前叙述的单元以及方法求出相位值以及沿位移。然后，调查取得的这些值，判断是否收敛于规定的范围内(步骤102)。在此，如果收敛于规定的范围内，则不需要调整记录参数，所以结束记录调整。当存在没有收敛于既定的范围内的参数时，进入步骤103，修正补偿表的与该参数对应的部位的值，使用修正后的值再次进行记录，返回步骤101。重复上述过程直到满足步骤102中的条件。
在把多值数据作为相位调制信号进行记录时，通过在对用户数据进行卷积编码后进行记录，能够降低解码时的误差率。目前，在这样的系统中，一般在解码时使用同时解决码间干扰和卷积码的解码方法。但是，目前，当通过这样的方法构成解码器时，解码器的内部状态数变得巨大。例如，在使用图15所示的约束长为7的编码器时，编码以及解码需要的状态数为27-1＝64。另外，当解决码间干扰时需要的PRML解码的约束长度为3时，这也需要状态数64。出现的状态数因为成为两者的组合，所以在设没有行程长限制时，成为642＝4096。仅处理这样的内部状态的维特比解码器的电路规模变得巨大，缺乏实现性。
为了解决该间题，设分别通过不同的解码器解决码间干扰和进行卷积码的解码。由此，仅使用两个内部状态数64的维特比解码器便能够确保足够的解码性能。将两者组合后的电路规模只不过是同时解决码间干扰和卷积码的解码器的大约1/170。图14表示记录以及再生过程的数据处理的流程。首先，通过卷积编码器250对用户数据进行卷积编码。图15表示了卷积编码器的结构。b0、b1是用户数据比特，c0、c1、c2是编码数据。构成了由6级的1时刻延迟器260形成的长度为7的位移寄存器。c1是通过二进制加法器261将b0以及使b0延迟2、3、5、6的各时刻后的数据相加得到的数据。此外，c0是通过二进制加法器261将b0以及使b0延迟1、2、3、6的各时刻后的数据相加得到的数据。此外，不对b1进行编码使其保持不变设为c2。
在卷积编码后，为了调整编码率通过刺穿单元251规则地去除一部分比特。然后，在通过交织器252施加交织后经由光头253在光盘1上进行记录。在再生时，通过PRML解码器205对使用光头253通过零差检测再生的相位信息进行解码。因为对该解码结果施加了交织，所以使用解交织器255使其返回原来的排列。把解交织器255的输出提供给维特比解码器256，对卷积码进行解码。在PRML解码器205的输出中当然存在误差。但是，因为用户数据进行了卷积编码，所以在进行维特比解码的过程中将其大部分修正。
图16表示曲线图，该曲线图表示卷积编码以及维特比解码的效果。这是对通过280nm的码间隔记录了使用图15所述的编码器编码后的数据的相位信息进行解码时的计算结果。横轴表示针对相位波形的噪音振幅，纵轴表示误码率。在此所说的代码是指编码前用户数据的2比特的组(b0，b1)，编码后指示编码后的3比特的组(c0，c1，c2)。此外，此时没有进行刺穿。在曲线图中，虚线表示的曲线是PRML解码器输出中的误码率，实线是维特比解码器输出中的误码率。根据曲线图，可知通过卷积编码具有最大大约2.8dB的增益。但是，因为没有进行刺穿，所以根据刺穿率该值减小。
此外，在交织后进行限制行程长的调制，在PRML解码后还能够进行与其对应的解调。由此，有时能够进一步提高线记录密度。
图17详细表示了图14的解码系统。可以通过在图1的结构中追加解交织器255和维特比解码器256来构成。由此，不仅在解码器的电路规模方面，还在能够容易地实现自适应均衡这一点上有利。与此相对，在同时解决码间干扰和卷积码的解码器中，因为在解码器内部不存在为了构成自适应均衡器的目标波形所需要的信息，所以难以实现自适应均衡。
图18表示光盘装置的一例。光盘1通过主轴电动机52而进行旋转。光头253由以记录再生中使用的光源、物镜为首的光学系统等构成。因为是基于本发明的装置，所以在再生光学系统中使用零差检测方式。拾取器通过滑臂53进行搜索。根据来自主电路54的指示进行搜索以及主轴电动机的旋转等。在主存储器54中装配了信号处理电路、反馈调节计等专用电路以及微处理器、存储器等。控制整个光盘装置的动作的是固件55。固件55被存储在主电路54中的存储器中。
本发明不限于上述的实施例，包含各种变形例。例如，为了能够容易理解地说明本发明，详细说明了上述实施例，但是未必需要具备说明的全部的结构。此外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，此外，能够在某个实施例的结构中追加其他实施例的结构。此外，关于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他的结构。
此外，例如可以通过在集成电路中进行设计通过硬件来实现上述的各结构、功能、处理部、处理单元等它们的全部或一部分。此外，还可以通过处理器解释用于实现各个功能的程序，执行该程序，通过软件来实现上述的各结构、功能等。可以把实现各功能的程序、表、文件等信息放置在存储器或硬盘、SSD(固态硬盘)等记录装置或IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。

Claims (10)

1.一种信号评价方法，其特征在于，具有：
把在记录介质中记录的数字信息作为光的相位信号光学地读出的步骤；以及
从所述读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值的步骤，
从所述读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值的步骤包含：通过PRML解码器对所述读出的相位信号进行解码的步骤；以及从解码结果中搜索所述预先指定的数字图形的步骤，
所述数字图形的长度在所述PRML解码器中使用的PR级别的约束长以上。
2.根据权利要求1所述的信号评价方法，其特征在于，
使用无均衡信号作为所述相位信号。
3.根据权利要求1所述的信号评价方法，其特征在于，
使用进行了均衡处理后的信号作为所述相位信号。
4.根据权利要求1所述的信号评价方法，其特征在于，
除了所述相位的值以外，还提取与预先指定的数字图形所对应的目标波形的在时间轴方向上的位移。
5.一种信息记录方法，其将数字信息可作为光的相位光学地读出地记录在记录介质中，其特征在于，具有：
把在记录介质中记录的数字信息作为光的相位信号光学地读出的步骤；
从所述读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值的步骤；以及
变更记录条件，使所述提取出的相位的值与预先指定的值大体一致的步骤，
从所述读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值的步骤包含：通过PRML解码器对所述读出的相位信号进行解码的步骤；以及从解码结果中搜索所述预先指定的数字图形的步骤，
所述数字图形的长度在所述PRML解码器中使用的PR级别的约束长以上。
6.一种信息记录方法，其将数字信息可作为光的相位光学地读出地记录在记录介质中，其特征在于，具有：
把在记录介质中记录的数字信息作为光的相位信号光学地读出的步骤；
从所述读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值以及与预先指定的数字图形所对应的目标波形的在时间轴方向上的位移的步骤；以及
变更记录条件，使所述提取出的在时间轴方向上的位移与预先指定的值大体一致的步骤，
从所述读出的相位信号中提取与预先指定的数字图形对应的相位的值的步骤包含：通过PRML解码器对所述读出的相位信号进行解码的步骤；以及从解码结果中搜索所述预先指定的数字图形的步骤，
所述数字图形的长度在所述PRML解码器中使用的PR级别的约束长以上。
7.一种再生信号评价装置，其特征在于，具有：
把在记录介质中记录的数字信息作为相位信号进行再生的再生部；
对所述相位信号进行解码的解码器；
从所述解码器的解码结果中检测预先指定的数字图形的图形检测器；以及
计算所述图形检测器检测出所述预先指定的数字图形时的相位信号的统计平均的计算单元，
所述解码器是PRML解码器，
所述预先指定的数字图形具有在该PRML解码器中使用的PR级别的约束长以上的长度。
8.根据权利要求7所述的再生信号评价装置，其特征在于，
具备使所述相位信号均衡的均衡器，
所述解码器对通过所述均衡器均衡后的相位信号进行解码，所述计算单元对于通过所述均衡器均衡后的相位信号计算统计平均。
9.根据权利要求7所述的再生信号评价装置，其特征在于，
所述再生部具备零差检测系统。
10.根据权利要求7所述的再生信号评价装置，其特征在于，
对应各个不同的相位值，准备多个所述数字图形。
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