JP2005190628A

JP2005190628A - ディスク装置及びディスク再生方法

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Publication number: JP2005190628A
Application number: JP2003433932A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yamakawa; 秀之山川; Koichi Kotake; 晃一小竹; Koreyasu Tatezawa; 之康立澤; Sukeyuki Moro; 祐行茂呂; Toshihiko Kaneshige; 敏彦兼重
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: US6975252B2; US20050141385A1; JP4261334B2

Abstract

【課題】最小ラン長が“１”の変調規則で変調した光ディスクと最小ラン長が“２”で変調した光ディスクとを同一のビタビ復号器で再生するディスク装置を提供する。
【解決手段】ディスクからの反射光を読取って読取信号を出力する読取部１１と、読取信号は第1変調規則で変調されたものか第２変調規則で変調されたかものかを識別して識別信号を出力する識別部２６と、読取信号に波形等化処理を施す等化部１９と、識別部からの識別信号が示す変調規則に応じて、波形等化処理された読取信号を最尤復号して再生信号を出力する復号部２０とを有するディスク装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスク装置の再生系処理に関し、特に、異なる最小ラン長の変調規則により変調されたディスクを単一のビタビ復号部で復号するディスク装置及びディスク再生方法に関する。

デジタルデータを記録及び再生することが可能な記録媒体及び記録再生装置として、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に代表される光ディスクがあげられる。例えば、ＤＶＤの一つであるＤＶＤ−ＲＡＭでは、記録媒体に信号記録層を備えており、この信号記録層に適切なエネルギーを持つレーザ光を照射することで記録層の結晶状態を変化させる。再びこの記録層に適切なエネルギーのレーザ光を照射すると、記録層の結晶状態に応じた量の反射光が得られる。この反射光を検出することでデジタルデータの記録再生を行う。その他の光ディスクとしてＤＶＤ−ＲＷやＤＶＤ−Ｒなども商品化されている。

又、近年になって、波長の短い青色レーザを用いる光ディスク装置も商品化されている。これらの記録媒体は、ディスクサイズが同一であるなど類似点も多いが、細かな点では違いが大きく、記録密度を向上させることが課題となっている。又、記録密度を上げるためにＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）技術が採用されている。

ここで、光ディスク装置で用いられるＰＲＭＬ方式の原理について説明する。パーシャルレスポンス（ＰＲ）は、符号間干渉（隣り合って記録されているビットに対応する再生信号同士の干渉）を積極的に利用して必要な信号帯域を圧縮しつつデータ再生を行う方法である。この時の符号間干渉の発生のさせかたによって更に複数種類クラスに分類できるが、例えばクラス１の場合、記録データ“１”に対して再生データが“１１”の２ビットデータとして再生され、後続の１ビットに対して符号間干渉を発生させる。又、ビタビ復号方式（ＭＬ）は、いわゆる最尤系列推定方式の一種であって、再生波形のもつ符号間干渉の規則を有効に利用し、複数時刻にわたる信号振幅の情報に基づいてデータ再生を行う。この処理のために、記録媒体から得られる再生波形に同期した同期クロックを生成し、このクロックによって再生波形自身をサンプルし振幅情報に変換する。その後適切な波形等化を行うことによってあらかじめ定めたパーシャルレスポンスの応答波形に変換し、ビタビ復号部において過去と現在のサンプルデータを用い、最も確からしいデータ系列を再生データとして出力する。以上のパーシャルレスポンス方式とビタビ復号方式（最尤復号）を組み合わせる方式を、ＰＲＭＬ方式とよぶ。

パーシャルレスポンスでは、記録データ列に対して予め定めたパーシャルレスポンスクラスのインパルス応答を畳み込み演算することによって、再生信号列を計算することができる。すなわち、記録から再生までの過程をＮ状態（予め定めたパーシャルレスポンスの応答の長さをｍとした時にＮ＝２^ｍ−１となる）を持つ任意の有限状態マシン（finite state machine）として表現できる。この有限状態マシンのある時刻ｋの状態（Ｎ個）を縦方向にならべたノードで表現し、各状態から時刻（ｋ＋１）の各状態への遷移をブランチとして表現する２次元グラフをトレリス線図という。再生信号列から記録信号列を求める、すなわちこのトレリス線図上で最短パスを探索するのに用いられるのがビタビ・アルゴリズムで、多段決定過程に対する動的プログラミング問題と等価となる。このアルゴリズムに基づくビタビ復号器は、符号間干渉を有し帯域制限のあるチャネルにおける伝送系列の最尤推定を行うのに用いられる。すなわち、可能な符号系列の中から、例えば、受信信号の系列の自乗誤差の総和など、受信信号の系列に関する距離メトリック（距離関数）を最小化する符号系列を選択する。このＰＲＭＬ技術を実用化するためには、再生信号が予め定めたパーシャルレスポンスクラスの応答となるようにする高精度の適応等化技術及びこれを支える高精度のクロック再生技術を必要とする。

次に、ＰＲＭＬ技術で用いられるラン長制限符号について説明する。ＰＲＭＬ再生回路では、記録媒体から再生された信号自身から、これに同期したクロックを生成する。安定したクロックを生成するために、記録信号は予め定めた時間以内で極性が反転する必要がある。同時に、記録信号の最高周波数を下げるために予め定めた時間中では記録信号の極性が反転しないようにする。ここで、記録信号の極性が反転しない最大データ長を最大ラン長と呼び、極性が反転しない最小データ長を最小ラン長と呼ぶ。最大ラン長が８ビットで、最小ラン長が２ビットである変調規則を（１，７）ＲＬＬと呼び、最大ラン長が８ビットで、最小ラン長が３ビットである変調規則を（２，７）ＲＬＬと呼ぶ。光ディスクで用いられる代表的な変調・復調方式として（１，７）ＲＬＬやＥＦＭプラスがあげられる。

特許文献１には、ビタビ復号回路の一例が示されており、この構成によれば、例えば、（２，１０）ＲＬＬ変調規則によるＤＶＤ−ＲＡＭ等の再生を行うことができる。
特開２０００−３４４３３１号公報。

しかし、特許文献１の従来技術では、そのラン長制限が（２，１０）ＲＬＬとなっているが、将来、（１，７）ＲＬＬで記録された光ディスク媒体に対応する光ディスク装置が要望され、ここにおいては、（２，１０）又は（２，７）ＲＬＬ規則で記録された従来の光ディスク媒体の再生もできることが要求されることが予想され、このままの構造では、次世代のＤＶＤと現行のＤＶＤとの再生が共用できないという問題がある。又、更に、（２，１０）や（２，７）ＲＬＬ規則のほかに、（１，７）ＲＬＬで記録された光ディスク媒体の再生用のビタビ復号器を追加しても、構造上、十分な面積の縮小やコストダウンが望めないという問題がある。

本発明は、最小ラン長が“１”の変調規則で変調したディスクと最小ラン長が“２”の変調規則で変調したディスクとを同一のビタビ復号器で復号して再生するディスク装置を提供することを目的とする。

本発明は、ディスクからの反射光を読取って読取信号を出力する読取部と、前記読取信号は第1変調規則で変調されたものか第２変調規則で変調されたかものかを識別し、識別信号を出力する識別部と、前記読取部が出力した前記読取信号に波形等化処理を施す等化部と、前記識別部からの識別信号が示す変調規則に応じて、前記波形等化処理された読取信号を最尤復号して再生信号を出力する復号部とを具備することを特徴とするディスク装置である。

本発明に係るディスク装置によれば、同一のビタビ復号器を用いて、最小ラン長が“１”の変調規則で変調したディスクと最小ラン長が“２”の変調規則で変調したディスクとを再生するべく、初めに、ディスクがどちらの最小ラン長で変調されたものかを識別する。その後、読取信号をビタビ復号器で復号する際に、最小ラン長が“１”の変調規則のものについては、これに応じたデータ系列の確実性の値を求めこれを比較して、最も確実なデータ系列を再生信号として出力する。又、最小ラン長が“２”の変調規則のものについては、最小ラン長が“１”のみに使用されるデータ系列の確実性の値を排除し、最小ラン長が“２”の変調規則のデータ系列の確実性の値のみを比較して、最も確実なデータ系列を再生信号として出力するものである。

これにより本発明によれば、同一の構成のビタビ復号器において、最小ラン長が“１”の変調規則で変調したディスクを再生することができ、一方で、現行のＤＶＤである、最小ラン長が“２”の変調規則で変調したディスクをも、再生することが可能となるため、構成を最小限に抑え、構造縮小化及びコストダウンを図ることができるディスク装置及びディスク再生方法を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

＜光ディスク装置の構成と動作＞
（基本構成と基本動作）
光ディスク装置の一般的な記録再生回路の構成例を図１に示す。本発明に係る光ディスク装置は、図１に示すように、光ディスクＤへレーザ光を照射して反射光を受光し読取信号を出力する光ピックアップ１１と、データ記録のための設定情報を提供する記録補償テーブル１２と、データ記録の際の補償制御を行う記録補償制御部１３と、記録データに所定のＲＬＬ変調を行うＲＬＬ変調器１６と、インタフェース２５に接続され、エラー訂正を行うＥＣＣ回路２４と、を有している。更に、本発明に係る光ディスク装置は、光ピックアップ１１に接続され、読取信号にフィルタ処理を施す低域通過フィルタ１７と、信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１８と、変換された信号に波形等化処理の等化処理を施す適応型等化器１９と、波形等化されたデータを最尤復号するビタビ復号器２０と、復号された信号につき（１，７）ＲＬＬ復調を行うＲＬＬ復調器２１と、（２，７）ＲＬＬ復調を行うＲＬＬ復調器２６と、更に、ビタビ復号された信号に基づき適応型等化器のタップ係数を最適化するための適応学習回路２２と、ＰＬＬ回路２３と、更に、全体の動作を司るＣＰＵ２６とを有している。

以下、記録再生回路における記録及び再生時の動作とともに回路の動作を説明する。ＲＬＬ変調器１６は、記録データを予め定めた（１，７）ＲＬＬ又は、（２，７）ＲＬＬのラン長制限を満たすように変調する。記録補償制御部１３は、ＲＬＬ変調器１６で生成された記録データの個々のラン長に対して、記録補償テーブル１２を参照しながら適切なタイミングで記録パルスを発生する。記録補償制御部１３で生成された記録パルスは、光学ピックアップ１１で光信号となって光ディスクＤに照射される。光ディスクＤでは、照射される光の強さに応じて記録層の結晶状態が変化する。以上がデータ記録時の一連の動作である。

次にデータ再生時の動作を説明する。光学ピックアップ１１は、適切な強さのレーザ光を光ディスクＤに照射する。このレーザ光の照射の結果、光ディスクＤから記録データに応じた強さの光が反射する。光学ピックアップ１１は、この反射光を検出し反射光の光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、低域通過フィルタ１７において、適切な帯域制限が行われる。低域通過フィルタ１７の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１８においてデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１８の出力信号は、適応等化器１９にて目標のパーシャルレスポンスクラスに応じた応答波形に波形等化される。このときの等化特性は、適応学習回路２２によって調整される。適応等化器１９の出力は、ビタビ復号器２０によってデータの“１”又は“０”の判定が行われバイナリデータとなる。得られたバイナリデータは、ＣＰＵ２６から受けた最小ラン長選択信号Ｌに応じて、（１，７）ＲＬＬ復調を行うＲＬＬ復調器２１又は（２，７）ＲＬＬ復調を行うＲＬＬ復調器２６の一方が選択され、これによりＲＬＬ変調の逆の処理（復調）が行われ、記録したデータを得ることができる。これらの動作と同時に、ＰＬＬ回路２３では、適応型等化器１９の出力にしたがい、Ａ／Ｄ変換器１８でのサンプリングのタイミングが適切になるように、サンプリングクロックの制御を行う。

（ビタビ復号器）
次に、本発明の特徴である最小ラン長が“１”の変調規則で変調したディスクと最小ラン長が“２”の変調規則で変調したディスクとを復号するビタビ復号器について、図面を用いて詳細に説明する。

本発明に係るビタビ復号器２０の内部構成を図２に示す。ビタビ復号器２０は、ブランチメトリックの演算を行うブランチメトリック演算器３１と、メトリック値の加算・比較・選択を行うコンペアセレクタ３２と、選択したメトリック値を記憶するメトリックレジスタ３４と、コンペアセレクタ３２の選択結果を蓄えて最終的な再生データを出力するパスメモリ３３とを有している。

すなわち、ビタビ復号器２０は、後述する式（５）に示したブランチメトリックの演算を行う機能（ＢＭ:ブランチメトリック演算器３１）、後述する式（４）に示したメトリック値の加算・比較・選択を行う機能（コンペアセレクタ３２）、選択したメトリック値を記憶する機能（ＭＲ:メトリックレジスタ３４）、式（４）の選択結果を蓄えて最終的な再生データを出力する機能（ＰＭ：パスメモリ３３）の大きく４つの機能から構成される。

本発明に係るビタビ復号器２０は、同一のビタビ復号器を用いて、最小ラン長が“１”の変調規則で変調したディスクと最小ラン長が“２”の変調規則で変調したディスクとを再生するべく、初めに、ディスクがどちらの最小ラン長で変調されたものかをディスク種類等から判断する。その後、このディスク種類の識別信号等に基づいて、読取信号をビタビ復号器で復号する際に、ブランチメトリック部３１により、最小ラン長が“１”の変調規則のものについては、これに応じたデータ系列の確実性の値を求める。そして、コンペアセレクタ３２によりこれを比較して、最も確実なデータ系列を再生信号として出力する。

又、このディスク種類の識別信号等に基づいて、最小ラン長が“２”の変調規則のものと判断されれば、コンペアセレクタ３２において、後述するスイッチ６１及び６２の働きにより、最小ラン長が“１”のみに使用されるデータ系列の確実性の値を排除し、最小ラン長が“２”の変調規則のデータ系列の確実性の値のみを比較して、その比較結果をメトリックレジスタ３４に格納していく。このような処理を続けることで、パスメモリ３３において、最終的に最も確実性の高い値のデータ系列が選択されて、外部のＲＬＬ復調器２１等へと出力されるものである。以後の説明では、最小ラン長が“１”の場合は（１，７）ＲＬＬ規則であるとし、最小ラン長が“２”の場合は（２，７）ＲＬＬ規則であるとする。ここで、最大ラン長が前記の変調側と異なっていても本発明の本質に変化はない。

（コンペアセレクタ）
図３は、本発明によるコンペアセレクタ部の構成を示すブロック図である。この図３において、ＢＭ００，ＢＭ４０，ＢＭ０１，ＢＭ４１，ＢＭ３６，ＢＭ７６，ＢＭ３７，ＢＭ７７は、後述する式（６）に示したブランチメトリックの値であり、ブランチメトリック演算器３１の出力信号である。Ｍ０，Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６，Ｍ７は、メトリック値であり、メトリックレジスタ３４の出力信号である。又、加算回路４１乃至１３８は、二つの入力値の和を出力する。図中の左側の端子が入力値であり、図中の右側の端子が出力である。この加算回路における演算は、後述する式（４）に示した加算処理である。又、比較回路４９，５０，５１，５２は、二つ右側端子の入力値の大小比較を行う。各比較器の上側入力値が下側入力値より小さい場合は“０”を出力し、その他の場合は“１”を出力する。この比較回路４９，５０，５１，５２は、後述する式（４）に示した比較処理を行う。又、選択回路符号１４３乃至１４６は、比較回路４９から５２の比較結果に基づいて二つの左側入力値のいずれかを出力する。比較回路４９，５０，５１，５２の出力が“０”の場合は、各選択器の上側入力値が出力され、比較回路４９，５０，５１，５２の出力が“１”の場合は、各選択器の下側入力値が出力される。選択された値は、メトリックレジスタ３４に接続されて、次の時刻でのメトリック値として用いられる。又、比較回路４９，５０，５１，５２の出力は、パスメモリ３３に接続される。

スイッチ６１は、選択器５４の選択入力端子への入力信号を比較器５０の出力か固定値“０”にするかを切替える。（１，７）ＲＬＬ規則に対応する場合には、比較器５０の出力と選択器５４の選択入力端子が接続されるように設定され、（２，７）ＲＬＬ規則に対応する場合には、選択器５４の選択入力端子が常に“０”になるように接続される。

スイッチ５２は、選択器５５の選択入力端子への入力信号を比較器５１の出力か固定値“１”にするかを切替える。（１，７）ＲＬＬ規則に対応する場合には、比較器５１の出力と選択器５５の選択入力端子が接続されるように設定され、（２，７）ＲＬＬ規則に対応する場合には、選択器５５の選択入力端子が常に“１”になるように接続される。

上記の構成によって、（１，７）ＲＬＬ、（２，７）ＲＬＬのいずれの場合にも対応可能なコンペアセレクタ３２を提供できる。ビタビ復号器２０のその他の構成要素に関しては、（１，７）ＲＬＬ、（２，７）ＲＬＬのいずれの場合でも同一の構成でよい。

（メトリックレジスタの構成）
次に、メトリックレジスタ３４の構成について説明する。メトリックレジスタ３４は、各時刻で求めた最小メトリック値を保持し、このメトリック値は次の時刻での比較・選択処理に利用される。同時に、メトリック値のオーバーフローを避けるための処理を行う。図４は、メトリックレジスタ３４の構成を示す一例である。図４に示すように、メトリックレジスタ３４は、フリップフロップ７１〜７６、シフト回路７９、加算回路８０〜８５を備えている。フリップフロップ７１〜７６は、各時刻においてコンペアセレクタ３２で求めたメトリック値Ｍ０（ｋ＋１），Ｍ１（ｋ＋１），Ｍ３（ｋ＋１），Ｍ４（ｋ＋１），Ｍ６（ｋ＋１），Ｍ７（ｋ＋１）を入力信号としてその値を保持する。シフト回路７９は、フリップフロップ７１が保持する値の１／２の値を求める。加算回路８０〜８５は、フリップフロップ７１〜７６が保持する値からシフト回路７９の出力値を引き、新たなメトリック値とすることでメトリック値のオーバーフローを防ぐ。加算回路８０〜８５の出力が、現在のメトリック値Ｍ０（ｋ），Ｍ１（ｋ），Ｍ３（ｋ），Ｍ４（ｋ），Ｍ６（ｋ），Ｍ７（ｋ）としてコンペアセレクタ３２の入力となる。

（パスメモリの構成）
次に、パスメモリ３３の構成について図５を用いて説明する。この図において、セレクタ１００乃至１０５及び１１２乃至１１５は、図中の左側の二つの入力のうち片方を選択して右側の端子から出力する。出力の選択信号は、図中の上側の端子であり、選択信号が“０”のとき入力信号の上側が選択され、選択信号が“１”のとき入力信号の下側が選択される。又、フリップフロップ１０６乃至１１１は、図示していないクロックの入力によって右側の入力端子の信号を取り込み、次のクロック入力までその値を出力する。

なお、図中の実線で囲まれたパスメモリ３３の１単位が、波線で示された空白部分にも予め定めた複数個接続されている。セレクタ１３０乃至１３５の選択信号入力端子には、コンペアセレクタ３２からのＣＰ０が接続される。セレクタ１０１，１１１，１３１，１６１の選択信号入力端子には、コンペアセレクタ３２からのＣＰ１が接続される。セレクタ１０４，１１４，１３４，１６４の選択信号入力端子には、コンペアセレクタ３２からのＣＰ６が接続される。セレクタ１０５，１１５，１３５，１６５の選択信号入力端子には、コンペアセレクタ３２からのＣＰ７が接続される。

このような接続において、各時刻毎にメトリックの選択結果ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ６，ＣＰ７が入力されると、過去の選択結果が順次シフトして最終的な判定結果が、少なくとも一つのフリップフロップ１０６乃至１１１、１２０乃至１２５，１４０乃至１４５，１７０乃至１７５から出力され、ＲＬＬ復調器２１に出力される。

（ビタビアルゴリズム）
次に、このようなビタビ復号器の動作をビタビアルゴリズムや状態遷移図、トレリス線図等を用いて説明する。

図６は、パーシャルレスポンスクラスが（１２２１）であり、（１，７）ＲＬＬ符号を用いる場合、すなわち、１Ｔの時の状態遷移図を示す。ＰＲ（１２２１）で（１，７）ＲＬＬ符号を用いる場合は、その内部状態数が６個となる。この内部状態をそれぞれ、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７とする。又、理想のチャネル出力振幅値を{−３，−２，−１，０，１，２，３}、時刻ｋでの理想チャネル出力振幅をＺ（ｋ）とする。又、時刻ｋでの記録符号をａ（ｋ）とする。ただし、ａ（ｋ）＝“０”又は“１”のいずれかの値である。パーシャルレスポンスの原理から、下記の式が成り立つ。

Ｚ（ｋ）＝{ａ（ｋ）＊１＋a（ｋ−１）＊２＋a（ｋ−２）＊２＋a（ｋ−３）＊１}−（１＋２＋２＋１）／２ …（１）
式（１）での最終項の“−（１＋２＋２＋１）／２”は、等化後再生波形の直流成分がゼロとなるようにするためである。

又、媒体雑音などを含む実際のチャネル出力をＹ（ｋ）とする。Ｙ（ｋ）とＺ（ｋ）には以下の関係が成り立つ。

Ｙ（ｋ）＝Ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ） …（２）
式（２）のｎ（ｋ）は、時刻（ｋ）でのチャネル出力に含まれる雑音成分である。

図６において、時刻ｋにおける状態がＳ０であったとする。ここで、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“０”であれば、Ｚ（ｋ）＝−３が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ０となる。又、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“１”であれば、Ｚ（ｋ）＝−２が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ１となる。以下同様に、時刻ｋにおける状態がＳ１であったとする。ここで、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“１”であれば、Ｚ（ｋ）＝０が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ３となる。なお、時刻ｋにおける状態がＳ１であった場合は、（１，７）ＲＬＬ符号の制約から記録符号ａ（ｋ）＝“０”の分岐は発生しない。同様に、時刻ｋにおける状態がＳ３であったとする。ここで、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“１”であれば、Ｚ（ｋ）＝＋２が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ７となる。又、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“０”であれば、Ｚ（ｋ）＝＋１が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ６となる。同様に、時刻ｋにおける状態がＳ７であったとする。ここで、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“１”であれば、Ｚ（ｋ）＝＋３が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ７となる。又、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“０”であれば、Ｚ（ｋ）＝＋２が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ６となる。同様に、時刻ｋにおける状態がＳ６であったとする。ここで、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“０”であれば、Ｚ（ｋ）＝０が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ４となる。なお、時刻ｋにおける状態がＳ６であった場合は、（１，７）ＲＬＬ符号の制約から記録符号ａ（ｋ）＝“１”の分岐は発生しない。同様に、時刻ｋにおける状態がＳ４であったとする。ここで、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“０”であれば、Ｚ（ｋ）＝−２が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ０となる。又、時刻ｋでの記録符号ａ（ｋ）＝“１”であれば、Ｚ（ｋ）＝−１が出力され、次の時刻（ｋ＋１）での状態はＳ１となる。このように、新たな入力ａ（ｋ）とそのときの状態Ｓ（ｋ）から、出力Ｚ（ｋ）と次の時刻の状態Ｓ（ｋ＋１）が決定される。

なお、ここで注目すべきは、図６において、遷移Ｔ１及び遷移Ｔ２は、最小ラン長が“１”である変調規則のみに発生するものであり、第２変調規則とは最小ラン長が“２”である変調規則のときには発生しないことである。

ビタビアルゴリズムでは、メトリックと呼ぶデータ系列の確からしさを表す値を定義し、最も確からしいメトリック値をもつデータ系列を再生データとする。ここでは、ブランチメトリック３１の働きにより、各データ系列について、メトリック値が演算される。メトリック値の定義は幾つかあるが、一般的に２乗誤差を用いる定義が広く使われている。時刻ｋで状態Ｓxに達するブランチメトリックＭxを以下の式で定義する。

Ｍxy＝（Ｙ（ｋ）−Ｚxy（ｋ））^２ …（３）
式（３）におけるＭxyは、時刻ｋで状態がＳxからＳyへの状態遷移に対して、この状態遷移に対するＺ（ｋ）を求めて、このＺ（ｋ）と各時刻での実際のチャネル出力Ｙ（ｋ）の誤差の２乗を求めた値である。次に、時刻ｋで状態Ｓxに達する全てのａ（ｋ）の系列を求め、個々のａ（ｋ）の系列に対するブランチメトリックの総和を求める。求めたブランチメトリックの総和が最小値となるａ（ｋ）の系列が最尤系列である。ここで、前述のように、時刻ｋでの理想チャネル出力Ｚ（ｋ）は、現在の状態Ｓ（ｋ）と現在の入力ａ（ｋ）のみで求めることができる。すると、時刻ｋで状態Ｓxに達するメトリックの総和をＭxとすると、時刻ｋ＋１における最小メトリックは以下の式から求められる。

Ｍ０（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ０（ｋ）＋ＢＭ００，Ｍ４（ｋ）＋ＢＭ４０}
Ｍ１（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ０（ｋ）＋ＢＭ０１，Ｍ４（ｋ）＋ＢＭ４１}
Ｍ３（ｋ＋１）＝Ｍ１（ｋ）＋ＢＭ１３
Ｍ４（ｋ＋１）＝Ｍ６（ｋ）＋ＢＭ６４
Ｍ６（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ３（ｋ）＋ＢＭ３６，Ｍ７（ｋ）＋ＢＭ７６}
Ｍ７（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ３（ｋ）＋ＢＭ３７，Ｍ７（ｋ）＋ＢＭ７７} …（４）
式（４）において、ＢＭxyは、状態xから状態yへ遷移するときのブランチメトリックである。式（３）及び図６からそれぞれの値を求めると、以下のようになる。

ＢＭ００＝{Ｙ（ｋ）−（−３）}^２
ＢＭ０１＝{Ｙ（ｋ）−（−２）}^２
ＢＭ１３＝{Ｙ（ｋ）−（０）}^２
ＢＭ３６＝{Ｙ（ｋ）−（＋１）}^２
ＢＭ３７＝{Ｙ（ｋ）−（＋２）}^２
ＢＭ４０＝{Ｙ（ｋ）−（−２）}^２
ＢＭ４１＝{Ｙ（ｋ）−（−１）}^２
ＢＭ６４＝{Ｙ（ｋ）−（０）}^２
ＢＭ７６＝{Ｙ（ｋ）−（＋２）}^２
ＢＭ７７＝{Ｙ（ｋ）−（＋３）}^２ …（５）
ここで、式（４）における最小メトリックとなる状態遷移を選択するには、メトリック値の総和の大小関係のみが重要であり、メトリック値の絶対値は重要ではない。そこで、式（５）のすべてのブランチメトリックに同じ値を加算しても大小関係に変化はない。すると、式（５）は以下のように書き換えることができる。

ＢＭ００＝６＊Ｙ（ｋ）＋９
ＢＭ０１＝４＊Ｙ（ｋ）＋４
ＢＭ１３＝０
ＢＭ３６＝−２＊Ｙ（ｋ）＋１
ＢＭ３７＝−４＊Ｙ（ｋ）＋４
ＢＭ４０＝４＊Ｙ（ｋ）＋４
ＢＭ４１＝２＊Ｙ（ｋ）＋１
ＢＭ６４＝０
ＢＭ７６＝−４＊Ｙ（ｋ）＋４
ＢＭ７７＝−６＊Ｙ（ｋ）＋９ …（６）
又、式（４）のＭ０，Ｍ１，Ｍ６，Ｍ７における最小メトリックの選択結果をメモリに蓄えることで、最小メトリックに達する状態遷移の履歴が最終的に一つにマージされて最尤列データとして確定する。

又、次に、図７は、（２，７）ＲＬＬ＋ＰＲ（１２２１）に対する状態遷移図である。図６の（１，７）ＲＬＬの場合との違いは、状態Ｓ４からＳ１への遷移Ｔ１、及び状態Ｓ３からＳ６への遷移Ｔ２が存在しないことである。

（トレリス線図）
又、図８はトレリス線図を示しており、これは図６の状態遷移を時系列的に表している。図８において、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７が状態を表す。又、時刻ｋで状態Ｓ０に達するパスのメトリックをＭ０、状態Ｓ１に達するパスのメトリックをＭ１、状態Ｓ３に達するパスのメトリックをＭ３、状態Ｓ４に達するパスのメトリックをＭ４、状態Ｓ６に達するパスのメトリックをＭ６、状態Ｓ７に達するパスのメトリックをＭ７とする。図６に示したように時刻ｋから時刻ｋ＋１の遷移において、状態Ｓ０からは状態Ｓ０及びＳ１に分岐し、状態Ｓ１からはＳ３へ達し、状態Ｓ３からは状態Ｓ６及びＳ７に分岐し、状態Ｓ４からは状態Ｓ０及びＳ１に分岐し、状態Ｓ６からは状態Ｓ４に達し、状態Ｓ７からは状態Ｓ６及びＳ７に分岐する。時刻ｋから時刻ｋ＋１への状態遷移を結ぶ実線上の式は、式（６）に示したブランチメトリックである。

この図８において、時刻ｋ＋１で状態Ｓ０に達するパスは、時刻ｋで状態Ｓ０からの遷移と時刻ｋで状態Ｓ４からの遷移の二つである。この二つのパスの確からしさはそれぞれ、時刻ｋでの確からしさであるメトリックＭ０及びＭ４にそれぞれの遷移経路の確からしさ（ブランチメトリック）を加えた結果であるＭ０＋６＊Ｙ（ｋ）＋９，Ｍ４＋４＊Ｙ（ｋ）＋４になる。この両者を比較して値の小さいほうが時刻（ｋ＋１）での状態Ｓ０のメトリックＭ０となる。

同様に、時刻ｋ＋１で状態Ｓ１に達するパスは、時刻ｋで状態Ｓ０からの遷移と時刻ｋで状態Ｓ４からの遷移の二つである。この二つのパスの確からしさはそれぞれ、時刻ｋでの確からしさであるメトリックＭ０及びＭ４にそれぞれの遷移経路の確からしさを加えた結果であるＭ０＋４＊Ｙ（ｋ）＋４，Ｍ４＋２＊Ｙ（ｋ）＋１になる。この両者を比較して値の小さいほうが時刻（ｋ＋１）での状態Ｓ１のメトリックＭ１となる。

同様に、時刻ｋ＋１で状態Ｓ３に達するパスは、時刻ｋで状態Ｓ１からの遷移だけである。よって、時刻ｋ＋１でのメトリックＭ３は、Ｍ１に状態Ｓ１からＳ３への遷移のブランチメトリックを加えたＭ１＋０である。

同様に、時刻ｋ＋１で状態Ｓ４に達するパスは、時刻ｋで状態Ｓ６からの遷移だけである。よって、時刻ｋ＋１でのメトリックＭ４は、Ｍ６に状態Ｓ６からＳ４への遷移のブランチメトリックを加えたＭ６＋０である。

同様に、時刻ｋ＋１で状態Ｓ６に達するパスは、時刻ｋで状態Ｓ３からの遷移と時刻ｋで状態Ｓ７からの遷移の二つである。この二つのパスの確からしさはそれぞれ、時刻ｋでの確からしさであるメトリックＭ３及びＭ７にそれぞれの遷移経路の確からしさを加えた結果であるＭ３−２＊Ｙ（ｋ）＋１，Ｍ７−４＊Ｙ（ｋ）＋４になる。この両者を比較して値の小さいほうが時刻（ｋ＋１）での状態Ｓ６のメトリックＭ６となる。

同様に、時刻ｋ＋１で状態Ｓ７に達するパスは、時刻ｋで状態Ｓ３からの遷移と時刻ｋで状態Ｓ７からの遷移の二つである。この二つのパスの確からしさはそれぞれ、時刻ｋでの確からしさであるメトリックＭ３及びＭ７にそれぞれの遷移経路の確からしさを加えた結果であるＭ３−４＊Ｙ（ｋ）＋４，Ｍ７−６＊Ｙ（ｋ）＋６になる。この両者を比較して値の小さいほうが時刻（ｋ＋１）での状態Ｓ７のメトリックＭ７となる。

以上の各時刻での、ブランチメトリック３１、コンペアセレクタ３２、メトリックレジスタ３４における演算内容を、状態Ｓ０に達する場合について整理すると、以下の３ステップに分解できる。

（１）加算（Ａｄｄ）
Ｍ０（ｋ）＋６＊Ｙ（ｋ）＋９
Ｍ４（ｋ）＋４＊Ｙ（ｋ）＋４
これら二つの演算は独立であり、並列に処理を行うことが可能である。

（２）比較（Ｃｏｍｐａｒｅ）
Ｍ０（ｋ）＋６＊Ｙ（ｋ）＋９ : Ｍ４（ｋ）＋４＊Ｙ（ｋ）＋４
第１の処理で得られた値に対して比較を行う。

（３）選択（Ｓｅｌｅｃｔ）
Ｍ０（ｋ）＋６＊Ｙ（ｋ）＋９＜Ｍ４（ｋ）＋４＊Ｙ（ｋ）＋４の場合
Ｍ０（ｋ＋１）＝Ｍ０（ｋ）＋６＊Ｙ（ｋ）＋９
Ｍ０（ｋ）＋６＊Ｙ（ｋ）＋９≧Ｍ４（ｋ）＋４＊Ｙ（ｋ）＋４の場合
Ｍ０（ｋ＋１）＝Ｍ４（ｋ）＋４＊Ｙ（ｋ）＋４
すなわち第２の処理（比較）の結果に従い、第１の処理（加算）の結果のいずれかを選択する。

以上のＡＣＳ（Add Compare Selector）と呼ばれる三つの処理が、ブランチメトリック３１、コンペアセレクタ３２、メトリックレジスタ３４等において順次行われなければならず、光ディスク装置の再生処理の際に処理速度のボトルネックとなる。

（状態遷移図及びトレリス線図における最小ラン長の相違）
上述した状態遷移図及びトレリス線図において、最小ラン長が“１”の変調規則で変調されたディスクの復号（d=1）と、最小ラン長が“２”の変調規則で変調されたディスクの復号（d=2）とにおいて、以下の相違が示されている。

すなわち、図７は、（２，７）ＲＬＬ＋ＰＲ（１２２１）に対する状態遷移図であり、図６の（１，７）ＲＬＬの場合との違いは、状態Ｓ４からＳ１への遷移Ｔ１、及び状態Ｓ３からＳ６への遷移Ｔ２が存在しないことである。

又、図９は、図７の状態遷移図に従ったトレリス線図である。図８の（１，７）ＲＬＬ対応のトレリス線図と図９の（２，７）ＲＬＬ対応のトレリス線図は明らかに異なり、図８のトレリス線図において、Ｓ１に達する二つのパスのうち常にＳ０からＳ１へのパスが選択され、Ｓ６に達する二つのパスのうち常にＳ７からＳ６へのパスが選択されるようにすると図７のトレリス線図と等価になる。実際には、各時刻でＳ１に達する二つのメトリック値と無関係に常にＳ０からのパスを選択し、各時刻でＳ６に達する二つのメトリック値と無関係に常にＳ７からのパスを選択する。本発明は、この特徴を用いて異なる変調規則に対応する。

（コンペアセレクタでのスイッチによる復号方法の切換）
即ち、上述したコンペアセレクタ３２において、最小ラン長が“１”の変調規則で変調したディスクの場合は、最小ラン長選択信号Ｌにより、スイッチ６１が比較器５０を選択することで、“１”の変調規則に応じた演算が行われる。一方、最小ラン長が“２”の変調規則で変調したディスクの場合は、最小ラン長選択信号Ｌにより、スイッチ６１が“０”を選択することで、“２”の変調規則に応じた演算が行われる。これにより、最小ラン長が“１”の変調規則で変調したディスクと最小ラン長が“２”の変調規則で変調したディスクとを同一のビタビ復号器で復号して再生することができる。

又、ここで、最小ラン長選択信号Ｌは、一例としてＣＰＵ２６から供給され、この信号は、ディスクＤの種類に応じた識別信号として与えられるものである。すなわち、一例として、光学ピックアップ１１から受光した反射光（例えばディスクからの反射率の違い）に基づいて、ディスク種類の違いによる識別信号がＣＰＵ２６で生成される。この識別信号に応じた最小ラン長選択信号ＬがＣＰＵ２６等で生成され、コンペアセレクタ３２のスイッチ６１，６２等に与えられるものである。

（第２実施形態）
次に、上記した実施形態を簡略化する第２の実施形態について説明する。図１０は、図８に示したトレリス線図を時刻（ｋ−１）から（ｋ＋１）までの範囲で示した図である。このトレリス線図から、前述の式（４）は、下記のように変更することが可能である。

Ｍ０（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ０（ｋ）＋ＢＭ００（ｋ），Ｍ６（ｋ−１）＋ＢＭ６４（ｋ−１）＋ＢＭ４０（ｋ）}
Ｍ１（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ０（ｋ）＋ＢＭ０１（ｋ），Ｍ６（ｋ−１）＋ＢＭ６４（ｋ−１）＋ＢＭ４１（ｋ）}
Ｍ６（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ１（ｋ−１）＋Ｍ１３（ｋ−１）＋ＢＭ３６（ｋ），Ｍ７（ｋ）＋ＢＭ７６（ｋ）}
Ｍ７（ｋ＋１）＝Ｍin{Ｍ１（ｋ−１）＋Ｍ１３（ｋ−１）＋ＢＭ３７（ｋ），Ｍ７（ｋ）＋ＢＭ７７（ｋ）} （７）
式（７）では、メトリックＭ（３）、Ｍ（４）が式上に存在しないので、第１の実施形態に比べてコンペアセレクタ３２及びメトリックレジスタ３４を簡略化できる。

図１１は、第２の実施形態に係るメトリックレジスタ３４の構成を示す図である。各時刻においてコンペアセレクタ３２で出力されたメトリック値Ｍ０（ｋ＋１），Ｍ１（ｋ＋１），Ｍ６（ｋ＋１），Ｍ７（ｋ＋１）は、フリップフロップ１６１，１６２，１６５，１６６に取り込まれる。シフト回路１６９は、フリップフロップ１６１が保持する値の１／２の値を求める。加算回路１７０，１７１，１７４，１７５は、フリップフロップ１６１，１６２，１６４，１６５が保持する値からシフト回路１６９の出力値を引き、新たなメトリック値とすることでメトリック値のオーバーフローを防ぐ。フリップフロップ１８１，１８２は、求めたメトリック値Ｍ１（ｋ），Ｍ６（ｋ）を一時刻遅延させることで、式（７）の演算に必要なＭ１（ｋ−１），Ｍ６（ｋ−１）を出力する。

図１２は、第２の実施形態に係るコンペアセレクタ部の構成である。ここでは、式（７）に従いメトリック値の加算・比較・選択動作を行う。図３の構成との違いは、メトリックＭ１，Ｍ６の入力が削除された点、メトリックＭ３，Ｍ４の出力が削除された点、加算器１３２の入力が、Ｍ６（ｋ−１）＋ＢＭ６４（ｋ−１）＋ＢＭ４０（ｋ）となっている点、加算器１３４の入力が、Ｍ６（ｋ−１）＋ＢＭ６４（ｋ−１）＋ＢＭ４１（ｋ）となっている点、加算器１３５の入力がＭ１（ｋ−１）＋Ｍ１３（ｋ−１）＋ＢＭ３６（ｋ）となっている点、加算器１３７の入力がＭ１（ｋ−１）＋Ｍ１３（ｋ−１）＋ＢＭ３７（ｋ）となっている点である。これらの変更は、前記の式（７）に基いている。

以上説明してきたように、本発明によって、最小ラン長が“１”である変調規則の場合と、最小ラン長が“２”である変調規則の場合のいずれの場合においても最尤列推定が可能なビタビ復号器を安価に提供することが可能である。この結果、従来のＤＶＤを再生可能な大容量光ディスク装置を提供することが可能になる。

以上記載した様々な実施形態により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明に係るディスク装置の構成の一例を示すブロック図。本発明に係るディスク装置が有するビタビ復号器の構成の一例を示すブロック図。本発明に係るディスク装置のビタビ復号器が有するコンペアセレクタの構成の一例を示すブロック図。本発明に係るディスク装置のビタビ復号器が有するメトリックレジスタの一例の構成を示すブロック図。本発明に係るディスク装置のビタビ復号器が有するパスメモリの一例の構成を示すブロック図。本発明に係るディスク装置のビタビ復号器の処理を示す、（１，７）ＲＬＬとＰＲ（１２２１）に対応する状態遷移図。本発明に係るディスク装置のビタビ復号器の処理を示す、（２，７）ＲＬＬとＰＲ（１２２１）に対応する状態遷移図。本発明に係るディスク装置のビタビ復号器の処理を示す、（１，７）ＲＬＬとＰＲ（１２２１）に対応するトレリス線図。本発明に係るディスク装置のビタビ復号器の処理を示す、（２，７）ＲＬＬとＰＲ（１２２１）に対応するトレリス線図。本発明の第２の実施形態に係るディスク装置のビタビ復号器の処理を示す、（１，７）ＲＬＬとＰＲ（１２２１）に対応する他のトレリス線図。本発明の第２の実施形態に係るディスク装置のビタビ復号器のメトリックレジスタの構成を示すブロック図。本発明の第２の実施形態に係るディスク装置のビタビ復号器のコンペアセレクタの構成を示すブロック図。

符号の説明

Ｄ…光ディスク、１１…光学ピックアップ、１２…記録補償テーブル、１３…記録補償制御部、１６…ＲＬＬ変調器、１７…低域通過フィルタ、１８…Ａ／Ｄ変調器、１９…適応型等化器、２０…ビタビ復号器、２１…ＲＬＬ復調器、２２…適応学習回路、２３…ＰＬＬ回路、２４…ＥＣＣ回路、２５…Ｉ／Ｆ、２６…ＣＰＵ。

Claims

ディスクからの反射光を読取って読取信号を出力する読取部と、
前記ディスクの種類を識別して、識別信号を出力する識別部と、
前記読取部が出力した前記読取信号に波形等化処理を施す等化部と、
前記識別部からの識別信号に応じて前記読取信号が第1変調規則で変調されたか第２変調規則で変調されたかを判断し、その変調規則に応じて前記波形等化処理された読取信号を最尤復号して再生信号を出力する復号部と、
を具備することを特徴とするディスク装置。
前記識別部の第1変調規則とは最小ラン長が“１”である変調規則であり、第２変調規則とは最小ラン長が“２”である変調規則であることを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
前記復号部は、前記波形等化処理された読取信号から、前記再生信号の候補である複数のデータ系列について確実性の値をそれぞれ演算し、
前記識別信号が前記第1変調規則を示す時、前記第1変調規則に応じた前記複数のデータ系列の確実性の値を比較して、最も確実なデータ系列を前記再生信号として出力し、
前記識別信号が前記第２変調規則を示す時、前記第1変調規則のみに固有の前記データ系列の確実性の値を排除し、前記第２変調規則に応じた前記複数のデータ系列の確実性の値を比較して、最も確実なデータ系列を前記再生信号として出力することを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
前記復号部は、前記識別信号が前記第２変調規則を示す時、前記第1変調規則のみに固有の前記データ系列の確実性の値を排除するためのスイッチを設けたことを特徴とする請求項３記載のディスク装置。
ディスクからの反射光を読取って読取信号を出力し、
前記ディスクの種類を識別して識別信号を出力し、
前記読取信号に波形等化処理を施し、
前記識別信号に応じて前記読取信号が第1変調規則で変調されたか第２変調規則で変調されたかを判断し、
前記判断された変調規則に応じて前記波形等化処理された読取信号を最尤復号して再生信号を出力することを特徴とするディスク再生方法。
前記第1変調規則とは、最小ラン長が“１”である変調規則であり、第２変調規則とは最小ラン長が“２”である変調規則であることを特徴とする請求項５記載のディスク再生方法。
前記波形等化処理された読取信号から、前記再生信号の候補である複数のデータ系列について確実性の値をそれぞれ演算し、
前記識別信号が前記第1変調規則を示す時、前記第1変調規則に応じた前記複数のデータ系列の確実性の値を比較して、最も確実なデータ系列を前記再生信号として出力し、
前記識別信号が前記第２変調規則を示す時、前記第1変調規則のみに固有の前記データ系列の確実性の値を排除し、前記第２変調規則に応じた前記複数のデータ系列の確実性の値を比較して、最も確実なデータ系列を前記再生信号として出力することを特徴とする請求項５記載のディスク再生方法。