JP2008181617A - 情報再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥等に起因する波形変動が生じても、安定で、かつ、シンメトリずれでの良好な性能を有するＬＳＩ化に適した情報再生装置を提供する。
【解決手段】オフセット補正器１１は、Ａ／Ｄ変換器１０が出力するデジタル信号ＤＲＦを入力し、オフセット補正を行う。オフセット補正器１１は、再生信号に含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロに合わせるようにオフセット補正するレベル補正動作と、再生信号のレベルを振幅基準ゼロに合わせるようのオフセット補正するＨＰＦ動作とが切換え可能に構成されている。オフセット補正器１１は、通常再生時には、レベル補正動作によってオフセットを補正し、欠陥判別器１４が欠陥領域を検出すると、動作をＨＰＦ動作に切り替えてオフセット補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報再生装置に関し、更に詳しくは、再生信号のオフセットを補正するオフセット補正器を備える情報再生装置に関する。

近年のマルチメディア化の進展により、映像情報を含む大量の情報を処理する必要がある。さらに、これらの情報を記録するストレージ装置の大容量化が必要であり、特に、高画質の映像情報のストレージ分野では、現状のＤＶＤ以上の容量が望まれている。しかし、光ディスク装置或いはＨＤＤ装置では、記憶容量を増加させるためには記録密度を上げる必要があることから、記録密度を上げた際のエラーレートの低減や、信頼性の確保が重要課題となっている。この課題に対して、光ディスクでは、大別すると、媒体組成アプローチ、光学的アプローチ、信号処理的アプローチの３種類の方向で検討がなされてきた。以下では、主に信号処理的アプローチに関して説明する。

光ディスク装置は、光学素子により集光されたレーザービームをディスク媒体上に照射し、反射光の明暗或いは偏光により情報を検出する。集光されたビームスポットは有限であり、径が小さいほど高密度の記録再生が可能であるため、このビームスポットを小さくするための光学的なアプローチが進められてきている。スポット径は対物レンズＮＡ（Natural Aperture）に逆比例し、レーザービーム波長λに比例する。従って、ＮＡを大きくし、λを小さくすることでスポット径を小さくすることが可能である。しかし、ＮＡを大きくすると焦点深度が浅くなり、ディスク面とレンズの距離を狭める必要があるため限界がある。また、短波長レーザは、高出力発振の安定性、長寿命化等が課題であるが、ＣＤでは赤外レーザ（λ＝７８０ｎｍ）、ＤＶＤでは赤色レーザ（λ＝６５０ｎｍ）、次世代ＤＶＤでは青色レーザ（λ＝４０５ｎｍ）と短波長化は徐々に進んでいる。

ここで、光ヘッドとディスク媒体間の伝送路周波数特性は、有限なビームスポットのため、高域のゲインが低下するＬＰＦ（Low-Pass Filter）の形となる。従って、矩形波を記録しても波形が鈍ってしまう。また、記録密度を高くすると、特定の時刻で読み出すべき波形が他の時刻の波形と干渉する符号間干渉が発生し、この符号間干渉のため、ある長さ以下の短い記録マークの再生が困難となる。逆に、記録マークが長い場合を考えると、同期クロック抽出用の位相情報の出力頻度低下は同期外れの原因となるため、ある長さ以下に制限する必要がある。

以上の理由により、信号処理的なアプローチとして、光ディスクへの記録データは記録符号化されている。特に、符号の反転距離を制限したＲＬＬ符号（Run Length Limited Code）が用いられることが多く、ＥＴＭ（Eight to Twelve Modulation）、ＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）、（１，７）ＲＬＬ、８／１６符号などが使われている。このうち、ＣＤで用いられるＥＦＭ変調符号と、ＤＶＤで採用された８／１６変調符号とにおける最小ラン長は２（ｄ＝２）であり、（１，７）ＲＬＬ、ＥＴＭ変調符号の最長ラン長は１である。ＥＴＭは、非特許文献１にその記述があるように、（１，１０）ＲＬＬ符号であり符号化率は（１，７）ＲＬＬと同様に２／３であるが、最短マークの連続数の制限とＤＣ（Direct Current）成分圧縮性能に特徴がある。

また、波形等化と呼ばれる技術がある。これは、符号間干渉を取り除くような逆フィルタを挿入することで誤り率を低下させるものである。この等化は、再生信号の高帯域成分を強調するため、符号間干渉は抑えられるが、ノイズの高域成分も強調することになり、再生信号のＳＮＲ（Signal to Nose Ratio）を劣化させる場合がある。特に、記録密度を上げた時には、この波形等化によるＳＮＲの悪化が検出データの誤りの主要因となる。ＰＲ（Partial Response）等化は、既知の符号間干渉を故意に起こすような波形等化の一方式である。通常、高域成分を強調することがないため、ＳＮＲの悪化を抑えることができる。

一方、検出方式のうちで有効なものとしては、最尤検出方式がある。この方式は、ある状態遷移をすることが分かっているデータ列に対して、考えられる全ての時系列パタンの中から誤差の二乗平均が最小になるものを選択することで検出性能を上げる方式である。ただし、実際の回路上で上述の処理を行うことは、回路規模及び動作速度の点で困難であるため、通常は、ビタビアルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムを用い、パスの選択を漸化的に行うことにより実現している。この方式は、ビタビ検出と呼ばれる。

前述のＰＲ等化にビタビ検出を組み合わせた検出方式はＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）方式と呼ばれ、この方式では、一種の誤り訂正を行いながらデータを検出できる。ＰＲ等化により、再生信号は、時間方向に相関を持たされている。このため、再生信号をサンプリングしたデータ系列には、特定の状態遷移しか現れなくなる。限られた状態遷移と、ノイズを含む実際の再生信号のデータ系列とを比較し、最も確からしい状態遷移を選ぶことで、検出データの誤りを低減できる。ＥＴＭ符号とＰＲ（１，２，２，２，１）チャネルを用いたＰＲＭＬ検出方式は、非特許文献２にその記述があり、高密度記録再生時に広い検出マージンを得ることが可能である。

ビタビ検出により検出性能を上げるためには、再生チャネルの周波数特性を、特定のＰＲ等化特性に一致させる必要がある。その場合、再生チャネルになるべく近いＰＲ等化特性を選ぶようにするが、一般には、波形等化器を用いて周波数特性を補正し、できるだけ所定のＰＲ特性に等しくなるようにしている。信号の経時劣化を適応的に補正し、検出性能を高める技術としては、自動等化或いは適応等化方式がある。逐次型の適応等化アルゴリズムは、非特許文献３に記載されているが、特に、Zero Forcing法、Mean Square法などが一般的である。適応等化技術は、装置の初期調整が不要となるなど、その効果は大きい。

ところで、ビタビ検出に限らず、他の検出方式でも、再生信号のＤＣ変動によって検出性能が低下する。通常、これを補うために、ＨＰＦ（High-Pass Filter）などでＤＣずれを補正した後に検出動作を行う。しかし、再生信号のアシンメトリがずれていた場合には、ＨＰＦを通しても極性反転レベルをゼロ基準に合わせることができない。再生信号をゼロしきい値によりスレッショルド検出する場合、２値化信号を積分してＤｕｔｙが平均的にゼロになるようにしきい値を制御するオートスライサと呼ばれる技術が特許文献１の従来例として記載されている。

上記オートスライサについて、図９を参照して説明する。光ピックアップで検出された再生信号は、図示しない増幅器等を経由し、コンデンサー３０より成る直流カット部でＤＣ分が除去される。ＤＣ分が除去された検出電圧は、コンパレータ３１によって２値化される。前述したように、光ディスクに記録される情報は、様々な変調によりＤＣフリーに近い。このため、コンパレータ３１のスライス基準が適正な場合であれば、コンパレート結果を積分したものはゼロになる。一方、再生信号は、光ヘッドと媒体間の周波数特性によって帯域が制限されるため、スライス基準がずれていた場合にはＤｕｔｙずれが生じ、コンパレート結果を積分したものは、スライス基準ずれ量と極性とに応じて、極性を持った値として検出できる。従って、抵抗器３２及びコンデンサー３３で積分を行い、バッファ３４を通して、スライス基準をコンパレータ３１にフィードバックすることで、自動的に適切なスライス基準に制御できる。

また、デジタル化に適したＤＣずれ補正に関する技術が、特許文献２に示されている。この技術を、図１０を用いて説明する。再生信号は、ＰＬＬ回路１６が出力するクロック信号のタイミングでＡ／Ｄ変換器１０にてＡ／Ｄ変換され、オフセット補正器２０及び等化器１２を介してビタビ検出器１３に入力される。誤差信号生成器１１５は、ビタビ検出器１３の検出データと、等化器１２の出力とから、等化誤差を生成する。誤差信号生成器１１５は、生成した等化誤差のうちで、再生信号極性反転近傍での等化誤差を、オフセット補正器２０に出力する。オフセット補正器２０は、再生信号極性反転近傍での等化誤差を積分してゼロになるように、オフセット量を制御する。等化誤差には、直接ＤＣずれが加算されるため、高速で高い精度のオフセット補正が実現できる。これにより、ビタビ検出器１３の検出性能を最大限に発揮させることができる。

特開平７−２９６３８６号公報 特願２００５−２４５９４１号公報 Kinji Kayanuma, et al.,「Eight to Twelve Modulation Code for High Density Optical Disk」 International Symposium on Optical Memory 2003, Technical Digest pp.160-161, November 3, 2003 小川、本間他 著 「HD DVD装置化技術の開発（記録技術）」 社団法人映像情報メディア学会技術報告 ITE Technical Report Vol.28, No.43, PP.17-20 MMS2004-38, CE2004-39(Jul.2004) 斎藤収三他 著 「現代 情報通信の基礎」 オーム社 平成４年12月20 pp.212 - 217

最尤検出器が必要となる検出系における再生信号は、分解能或いはＳＮＲが低いため、２値化スライスには、ジッタという形で多くのノイズが加算される。従って、特許文献１で、スライス結果からスライスレベルを正確に検出するためには、積分期間を長く取る必要がある。その結果、スライスレベルの精度或いは制御帯域が犠牲になるという問題がある。また、回路のデジタル化に際しては、時間分解能を上げるためにＡ／Ｄ変換のサンプリング速度を早くする必要があり、また、量子化ビット数を多く取る必要もある。

一方、特許文献２に記載の技術を用いると、オフセットの追従精度及び追従帯域の問題は解決できる。しかし、光ディスクの再生信号には、媒体面の傷やほこり、或いは、記録層の微小欠陥等が必ず存在する。一般に、このような欠陥領域は、再生信号の振幅低下と、ＤＣレベル変動とを伴って現れる。特許文献２に記載の情報検出器では、欠陥通過によりサンプリング位相ずれが発生する場合がある。最尤検出器は、サンプリング位相が正しいことを前提に検出動作を行うため、サンプリング位相がずれた状態では、誤った検出データを検出する。この検出データを用いてオフセット補正用の誤差情報を生成すると、ＤＣずれが加速する。ＤＣずれはＰＬＬの位相比較器にフィードバックされて、サンプリング位相ずれを加速する。その結果、例えば図１１に示すように、欠陥領域の通過後にＤＣずれを起こし、位相ずれπで安定することになる。これにより、本来ＥＣＣ（Error Correction Code）で十分訂正できるはずの欠陥が訂正不能のバーストエラーと見えることになる。

特許文献２では、ＰＬＬの同期判定を行い、非同期時には、オフセット補正動作をホールド又は初期化するとの記載がある。しかし、再生信号のＳＮＲが低い場合には、ＰＬＬ内の位相比較状態から短時間で同期状態を判定することは困難である。このため、通常は、検出データパタンの中の例えば同期フラグの間隔等を指標にする場合が多く、同期判定に時間がかかる。このタイムラグによって、ホールド又は初期化する間に、エラーが多数発生する。また、たとえ判定が間に合ったとしても、通常制御に戻ったときにサンプリング位相があっている保証はなく、すぐにＤＣレベルがずれる可能性がある。すなわち、欠陥通過に伴うＰＬＬ位相ずれ、ＤＣずれに対する安定性に問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、欠陥等に起因する波形変動が生じても、安定で、かつ、シンメトリずれでの良好な性能を有するＬＳＩ化に適した情報再生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の情報再生装置は、最尤検出を用いて、情報記録媒体より読み出された再生信号から２値化データを識別する情報再生装置において、前記再生信号を入力し、該再生信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするように前記再生信号のオフセットを制御するＨＰＦ動作と、前記再生信号に含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするように前記再生信号のオフセットを制御するレベル補正動作とを切り替えて実行可能なオフセット補正器と、前記オフセット補正器出力によりオフセットが制御された再生信号から前記２値化データを識別する最尤検出器と、前記再生信号のエンベロープ変化より前記再生信号の乱れを検出する欠陥判別器と、前記欠陥判別器の波形乱れ検出結果に基づいて、前記オフセット補正器の動作を切り替えるための切換え信号を生成するゲート信号生成器とを備えることを特徴とする。

本発明の情報再生装置では、再生信号のオフセット補正を行うオフセット補正器を、再生信号に含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するレベル補正動作と、再生信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するＨＰＦ動作とが切換え可能に構成する。このようなオフセット補正器によってオフセット補正された再生信号は、最尤検出器に入力され、最尤検出器にて２値化データが識別される。通常再生時には、オフセット補正器の動作をレベル補正動作とすることで、アシンメトリがずれているときでも、最短周期信号のＤＣレベルが振幅基準ゼロに合うようにオフセット補正される。一方、欠陥判別器が波形乱れを検出したときには、ゲート信号生成器から入力する切換え信号により、オフセット補正器の動作をＨＰＦ動作に切り替える。これにより、位相ずれに伴う制御系の発散を防ぐことができる。その後、波形乱れが収まって通常再生状態に戻ったときには、オフセット補正器の動作をレベル補正動作に戻して、高精度な追従に切り替える。以上より、欠陥等に起因する波形変動が生じても、安定に情報再生が可能となる。

本発明の情報再生装置では、前記ゲート信号生成器は、前記欠陥判別器が前記再生信号の乱れを検出すると、該乱れが検出された直後から、又は、該乱れの通過直後から所定期間だけ、前記切換え信号の極性を反転させる構成を採用できる。欠陥等により、再生信号に波形乱れが生じると、サンプリング位相ずれが生じて誤った検出データが識別されるため、オフセット補正器の動作を、最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセット補正するレベル補正動作のままとすると、ＤＣずれが加速し、サンプリング位相ずれを加速することがある。このような場合に、ゲート信号生成器にて、切換え信号を、例えばＬレベルからＨレベルに反転し、この反転期間だけ、オフセット補正器の動作をＨＰＦ動作とすることで、波形変動が生じた際の位相ずれに伴う制御系の発散を防ぐことができる。

本発明の情報再生装置では、前記最尤検出器が、前記再生信号からビタビ検出により２値化データを検出するビタビ検出器を含む構成を採用できる。また、本発明の情報再生装置は、前記ビタビ検出器の前段に、前記再生信号の波形等化を行う等化器を更に備える構成を採用できる。

本発明の情報再生装置では、前記オフセット補正器は、前記再生信号からオフセットずれを補正する減算器と、前記ビタビ検出器の入力データと、前記ビタビ検出器が検出した２値化データとに基づいて前記レベル補正動作用の誤差信号を生成する誤差信号生成器と、前記切換え信号に基づいて、前記減算器出力又は前記誤差信号を選択出力するセレクタと、該セレクタが出力する信号を積分し、積分結果を前記減算器に帰還する積分器とを有する構成を採用できる。この場合、セレクタが、減算器の出力信号を選択して積分器に出力することで、ＨＰＦ動作を実現できる。また、セレクタが、誤差信号生成器が生成する誤差信号を選択して積分器に出力することで、レベル補正動作を実現できる。

本発明の情報再生装置では、前記誤差信号生成器は、前記２値化データから所定パタンを判別するパタン判別器と、該判別器での所定パタンの検出結果に基づいて、前記誤差信号を選択的に出力する誤差情報出力部とを含む構成を採用できる。所定パタンとしては、最短周期パタン、極性変化パタン、又は、極性変化を含む前後１Ｔパタンを採用できる。パタン判別器が、これら最短周期信号に対応するパタンを検出しているときに、誤差情報出力部から誤差信号を選択的に出力することで、最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセット補正するレベル補正動作を実現できる。

本発明の情報再生装置では、前記誤差信号生成器は、前記ビタビ検出器が規定するＰＲチャネルのインパルス応答と前記２値化データとの畳み込み演算を行いレプリカ信号を生成するレプリカ生成部と、前記ビタビ検出器の入力データと前記レプリカ信号との間の誤差を算出する誤差算出部とを備えており、前記誤差情報出力部は、前記誤差算出部が算出した誤差を、前記誤差情報として選択的に出力する構成を採用できる。ＰＲチャネルのインパルス応答と２値化データとを畳み込み演算したレプリカ信号は、２値化データの生成元のビタビ検出器の入力データに対応しており、このレプリカ信号と、ビタビ検出器の入力データとの差は、再生信号のずれ（誤差）を示している。パタン判別器が、所定パタンを検出しているときに、誤差情報出力部から、誤差算出部で算出された誤差を、誤差情報として選択的に出力することで、オフセット補正器にて、最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセット補正できる。なお、レプリカ信号と、ビタビ検出器の入力データとの間には、ビタビ検出器における内部遅延に相当する時間差があるので、誤差算出に際しては、ビタビ検出器の入力データを内部遅延に相当する時間だけ遅延し、レプリカ信号と、位相を合わせておけばよい。

本発明の情報再生装置では、前記誤差信号生成器は、前記ビタビ復号器の入力データと前記２値化データとの位相を合わせるための遅延器を備えており、前記誤差情報出力部は、前記遅延器によって遅延されたビタビ復号器の入力データを、前記誤差情報として選択的に出力する構成を採用できる。この場合、パタン判別器が所定パタンを検出しているときに、誤差情報出力部から、遅延器が出力するビタビ復号器の入力データを、誤差情報として選択的に出力することで、オフセット補正器にて、最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセット補正できる。

本発明の情報再生装置では、前記オフセット補正器は、前記再生信号からオフセットずれを補正する減算器と、前記２値化データから所定パタンを判別するパタン判別器と、前記ビタビ検出器が規定するＰＲチャネルのインパルス応答と前記２値化データとの畳み込み演算を行いレプリカ信号を生成するレプリカ生成部と、前記ビタビ検出器の入力データと前記レプリカ信号との間の誤差を算出する誤差算出部と、前記切換え信号と前記パタン判別器の判別結果との論理和をとるＯＲ回路と、前記ＯＲ回路出力が真のとき、前記誤差算出部の出力を選択的に出力するセレクタと、該セレクタ出力を積分し、積分結果を前記減算器に帰還する積分器とを有する構成を採用できる。この場合、ゲート信号生成回路より、ＨＰＦ動作を指示する旨の切換え信号が出力されているときに、誤差信号算出部が算出した誤差を、セレクタを介して積分器に入力し、積分結果を積分器から減算器に帰還することで、再生信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するＨＰＦ動作を実現できる。また、ゲート信号生成器により、レベル補正動作を指示する旨の切換え信号が出力されているときは、パタン判別器が所定パタンを検出するタイミングで、セレクタから、誤差信号算出部が算出した誤差を選択的に出力することで、再生信号の含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するレベル補正動作を実現できる。

本発明の情報再生装置では、前記オフセット補正器が、該オフセット補正器内の閉ループ中のゲインを切り換える手段を有しており、該切換え手段は、前記切換え信号によって前記閉ループのゲインを切り替える構成を採用できる。オフセット補正器内の閉ループについては、ゲイン切換え手段を設けて、オフセット補正器がレベル補正動作を行っているときと、ＨＰＦ動作を行っているときとで、異なるゲインとすることができる。或いは、同じゲインであってもよい。

本発明の情報再生装置では、再生信号のオフセット補正を行うオフセット補正器を、再生信号に含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するレベル補正動作と、再生信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するＨＰＦ動作とが切換え可能に構成し、通常再生時は、オフセット補正器の動作をレベル補正動作とし、欠陥検出部が波形乱れを検出したときには、オフセット補正器の動作をＨＰＦ動作とする。このようにすることで、通常再生時には、レベル補正動作により高精度なＤＣ追従を行うことができる一方、欠陥等により波形乱れが生じたときには、オフセット補正器の動作をＨＰＦ動作に切り替えることで、位相ずれに伴う制御系の発散を防ぐことができる。これにより、欠陥等に起因する波形変動が生じても、安定に情報再生が可能となる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の情報再生装置の構成を示している。情報再生装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１０、オフセット補正器１１、等化器１２、最尤検出器（ビタビ検出器）１３、欠陥判別器１４、ゲート信号生成器１５、ＰＬＬ回路１６、及び、光ピックアップ１７を有する。光ピックアップ１７は、光ディスク媒体１８の情報記録面に集光ビームを照射し、その反射光を、アナログ電気信号（読出し信号）に変換する。光ピックアップ１７によって照射される集光ビームは、図示しないアクチュエータサーボにより、ディスク面に対してフォーカス方向及びトラッキング方向に正確に位置決めされる。

光ピックアップ１７からの読出し信号は、図示しないプリアンプによって増幅され、アナログフィルタによって高域ブースト等化及び帯域制限処理がなされ、再生ＲＦ信号として、Ａ／Ｄ変換器１０に入力される。Ａ／Ｄ変換器１０は、再生ＲＦ信号を、デジタル信号ＤＲＦに変換する。デジタル信号ＤＲＦは、オフセット補正器１１によってオフセットが補正され、ＰＬＬ回路１６に入力される。

オフセット補正器１１は、再生信号のＤＣレベルを、振幅基準ゼロにするようにオフセット制御するＨＰＦ動作と、再生信号に含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロとするようにオフセット制御をするレベル補正動作との切換えが可能に構成される。具体的には、ＨＰＦ回路とレベル補正回路との２系統を設けてセレクタで切り替える構成とする。或いは、ＨＰＦ回路とレベル補正回路との順で直列に接続し、レベル補正回路のオン／オフ制御を行う構成でもよい。

ＰＬＬ回路１６は、オフセット補正器１１が出力するオフセット補正後のデジタル信号（ＯＣＯ）に基づいて、Ａ／Ｄ変換器１０のサンプリングクロックを生成する。ＰＬＬ回路１６内の位相比較器及びループフィルタは、デジタル回路で構成する。ＰＬＬ回路１６では、ループフィルタ出力をＤ／Ａ変換し、ループフィルタ出力をアナログ電圧に変換した上で、ＶＣＯ発振周波数を制御する。或いは、補間器を設け、Ａ／Ｄ変換器１０を固定周波数でサンプリングし、ＰＬＬ回路１６で補間位相を制御する完全デジタルの補間ＰＬＬ構成としてもよい。

等化器１２は、オフセット補正器１１の出力信号ＯＣＯを入力し、入力信号ＯＣＯを、次段のビタビ検出器１３で規定した所定のＰＲチャネルにできるだけ近づくように等化する。等化器１２をＦＩＲフィルタで構成し、各タップ係数を等化誤差信号と等化器入力との相関がゼロとなるようにＬＭＳアルゴリズムで制御する適応等化構成とすることができる。また、入力信号の分解能とＳＮＲとが大きく変化しないならば、固定タップのフィルタでもかまわない。更に、Ａ／Ｄ変換器１０前段のアナログブースト等化で、再生ＲＦ信号を所望のＰＲチャネルに一致させることができる場合には、等化器１２は不要である。

ビタビ検出器１３は、等化器１２でＰＲ等化されたデジタル信号（ＥＱＯ）に基づき、ＰＲチャネル特性と照らし合わせて最も確からしい２値化データ列を最尤検出する。ビタビ検出に代えて、固定長の取り得るすべてのデータパスに対して最も確からしいパスを選択するような最尤検出を採用することもできる。ビタビ検出器１３が出力する検出データＤに対しては、ＲＬＬ復調された後、誤り訂正処理が行われる。

欠陥判別器１４は、Ａ／Ｄ変換器１０が出力するデジタル信号ＤＲＦに基づいて、波形乱れの有無を判定する。この判定では、デジタル信号ＤＲＦのエンベロープが変化したとき、特に、振幅が急激に小さくなったときに、波形乱れが発生したと判定する。欠陥判別器１４は、出力信号ｇ１により、波形乱れ発生の有無をゲート信号生成器１５に伝える。欠陥判別器１４は、波形乱れが発生したと判定すると、例えば出力信号ｇ１をＬレベルからＨレベルに変化させて、波形乱れの発生をゲート信号生成器１５に伝える。

ゲート信号生成器１５は、欠陥判別器１４の出力信号ｇ１に基づいて、オフセット補正器１１に入力する信号ｇ２（切換え信号）を出力する。ゲート信号生成器１５は、波形乱れが発生した旨を受けて、例えば、波形乱れの検出開始タイミングから、或いは、通過直後のタイミングから所定の長さだけ、出力信号ｇ２をＬレベルからＨレベルに変化させる。オフセット補正器１１は、信号ｇ２のＬレベル期間でレベル補正動作を行い、信号ｇ２のＨレベル期間では、動作をＨＰＦ動作に切り替える。なお、図１では、ＬＳＩ化に有利なことから、欠陥判別器をデジタル回路構成としているが、欠陥判別は、アナログＲＦ信号を入力するアナログ回路にて実現することもできる。

図２は、オフセット補正器１１の構成を示している。オフセット補正器１１は、減算器１１１によって、入力デジタル信号ＤＲＦから、積分器１１４が出力するオフセット量を減算した値を出力する。セレクタ１１２は、ゲート信号生成器１５が出力する信号ｇ２がＨレベルの時には、オフセット補正器１１の出力信号ＯＣＯを選択し、積分器１１４には、乗算器１１３によって、信号ＯＣＯに固定ゲイン係数Ｋが乗算された値が入力される。この状態では、オフセット補正器１１には、オフセット補正信号ＯＣＯのＤＣ成分がゼロになるようにフィードバック制御がかかり、オフセット補正器１１は、１次のＨＰＦ動作となる。

一方、ゲート信号生成器１５が出力する信号ｇ２がＬレベルのときには、セレクタ１１２は、誤差信号生成器１１５に出力を選択する。誤差信号生成器１１５は、ビタビ検出器１３が出力する検出データＤ（２値化データ）と、等化器１２が出力する信号ＥＱＯとから、再生信号中の最短周期信号のＤＣレベルとの誤差信号ＥＲＲを生成する。この誤差信号ＥＲＲは、乗算器１１３、積分器１１４、及び、減算器１１１を通り、オフセット補正器１１の出力信号ＯＣＯとして出力される。この状態では、オフセット補正器１１の出力信号ＯＣＯの変化は、等化器１２の出力信号ＥＱＯにフィードバックされるため、全体として、ＰＲＭＬを含めた閉ループとなり、誤差信号ＥＲＲの平均値がゼロになるように制御がかかる。すなわち、レベル補正動作となる。

上記図２に示す構成のオフセット補正器１１は、ＨＰＦ動作とレベル補正動作とで、減算器１１１、積分器１１４、及び、乗算器１１３を共通化できるため、回路を、比較的小さな回路量で実現できる利点がある。乗算器１１３の乗数Ｋについては、タイミング切換え信号ｇ２によって切り替える構成とすることができる。その場合には、ＨＰＦ動作と、レベル補正動作とで、異なるカットオフ周波数で動作させることができる。

図３に、誤差信号生成器１１５の構成例を示す。レプリカ生成器１１５２は、検出データＤ（２値化データ）に基づいて、その検出データＤに対応するビタビ検出器１３の入力に相当するレプリカデータ列（多値データ）ＲＥＰを生成する。検出データＤにおけるＨレベルを「１」、Ｌレベルを「−１」とし、時刻ｉでの検出データＤの値をＤｉとして、ビタビ検出器１３がＰＲ（１，２，２，１）を規定して動作しているとすると、このインパルス応答は、Ｐ_０＝１，Ｐ_１＝２，Ｐ_２＝２，Ｐ_３＝１，Ｐ_ｉ＝０（ｉ＜０，ｉ＞３）である。時刻ｉのレプリカデータ値ＲＥＰ_ｉは、以下の畳み込み演算によって算出する。
ＲＥＰ_ｉ＝ΣＤ_ｉ＋ｊ×Ｐ_ｊ

遅延器１１５１は、ビタビ検出器１３の入力信号である等化器１２の出力信号ＥＱＯを、ビタビ検出器１３の内部遅延量に相当する時間だけ遅延して出力する。遅延器１１５１で、信号ＥＱＯをビタビ検出器１３の内部遅延量に相当する時間だけ遅延することで、遅延器１１５１の出力信号ＤＥＱＯと、レプリカ信号ＲＥＰとが同位相となる。減算器１１５３は、レプリカ生成器１１５２が出力するＲＥＰと、遅延器１１５１が出力するＤＥＱＯとの差、すなわち等化誤差を出力する。

パタン判別器１１５４は、検出データＤに基づいて、最短周期長（ＤＶＤでは３Ｔ）のパタンを判別する。パタン判別器１１５４は、例えば最短周期長に対応するタイミングではＨレベルとなり、それ以外の期間ではＬレベルとなるゲート信号ｇ３を生成する。セレクタ１１５５は、ゲート信号ｇ３のレベルに応じて、減算器１１５３によって生成された等化誤差を選択的に出力する。例えば、ゲート信号ｇ３がＨレベルのとき、すなわち、最低周期長に対応するタイミングで、減算器１１５３で生成された等化誤差を、誤差信号ＥＲＲとして選択的に出力する。

セレクタ１１５５は、ゲート信号ｇ３がＬレベルのとき、つまりは、検出データＤのパタンが最短周期長のパタンに一致しないときは、等化誤差の出力を行わずに、誤差信号ＥＲＲを直前の値に保持する。或いは、ゲート信号ｇ３がＬレベルのときは、誤差信号ＥＲＲを「０」としてもよい。ただし、最短周期長のパタンに一致しないときに、誤差信号ＥＲＲを「０」とする場合は、パタンの出現頻度によって閉ループのゲインが変わるため、誤差信号ＥＲＲを直前の値に保持する方が好ましい。また、エッジ近傍での等化誤差は、最短周期のＤＣレベルに一致するため、再生信号における最短周期長パタンの出現頻度が低い場合には、パタン判別器１１５４で、検出データＤのエッジ部、又は、エッジ部を含む前後１Ｔのパタンを判別し、このタイミングで誤差信号ＥＲＲを出力してもよい。

上記では、最低周期長に対応するタイミングでの等化誤差を誤差信号ＥＲＲとしたが、これに代えて、図４に示す構成の誤差信号生成器１１５を用い、セレクタ１１５５から、エッジ近傍で等化器１２の出力信号ＥＱＯの値を、選択的に誤差信号ＥＲＲとして出力する構成としてもよい。図４において、遅延器１１５１及びパタン判別器１１５４の動作については、図３の構成と同様である。ただし、図３に示す構成を採用し、等化誤差を選択的に出力する方が、ＤＣレベルを検出する際のＳＮＲが高いので、高精度で追従させることが可能である。

図５に、オフセット補正器の別の構成例を示す。この構成では、レベル補正動作時には、図３と同様に、等化誤差信号を、パタン判別器１１５４の結果によって選択的にセレクタ１１５５から出力して積算し、オフセットずれを制御する。一方、ＨＰＦ動作時には、オフセット補正器１１の出力ＯＣＯをフィードバックするのではまく、ＯＲ回路１１６によってセレクタ１１５５を制御し、常に、等化誤差信号が出力されるようにする。このようにすることで、ＨＰＦ動作時には、特定のパタンタイミングの等化誤差ではなく、全タイミングの等化誤差の平均値がゼロとなるようにオフセットが制御される。各タイミングの等化誤差には、その時点のオフセットずれが重畳しているため、これをゼロにするように制御することは、ＨＰＦ動作と等価な動作となる。

図６は、欠陥判別器１４の構成を示している。最大値セレクタ１４１は、デジタル信号ＤＲＦと、減算器１４３が出力する値とを入力し、そのうちの最大値を出力する。最大値セレクタ１４１が出力した値は、一旦レジスタ１４２で保持された後、減算器１４３によって固定値Δが減算されて、最大値セレクタ１４１に帰還される。これにより、過去の最大値が常に保持されることなく、デジタル信号ＤＲＦの上限エンベロープＥＭＡＸを検出することができる。

同様に、最小値セレクタ１４４は、デジタル信号ＤＲＦと、加算器１４６が出力する値とを入力し、そのうちの最小値を出力する。最小値セレクタ１４４が出力する最小値は、一旦レジスタ１４５で保持された後、加算器１４６によって固定値Δが加算され、最小値セレクタ１４４に帰還される。これにより、過去の最小値が常に保持されることなく、デジタル信号ＤＲＦの下限エンベロープＥＭＩＮを検出することができる。

コンパレータ１４７は、上限エンベロープＥＭＡＸと下限エンベロープＥＭＩＮとの差と、基準値ＲＥＦとを比較し、ＥＭＡＸとＥＭＩＮの差の大小判別を行う。ＥＭＡＸとＥＭＩＮの差は、デジタル信号ＤＲＦの振幅に相当し、欠陥領域では、この振幅が大きく変化する。コンパレータ１４７は、ＥＭＡＸとＥＭＩＮの差が、基準値ＲＥＦ以下であるときには、出力信号ｇ１を、例えばＬレベルからＨレベルに変化させて、波形乱れの発生をゲート信号生成器１５に伝える。

以下、情報再生装置１００における各部の動作について詳細に説明する。図７は、誤差信号生成器１１５における各部の動作波形を示している。ここでは、情報再生装置１００は、ＤＶＤから読み出した再生ＲＦ信号を、ＰＲ（１，２，２，１）チャネルでビタビ検出する場合を想定する。遅延器１１５１（図３）は、ビタビ検出器１３の入力データである等化器１２の出力ＥＱＯに、ビタビ検出器１３の内部遅延量に相当する遅延を付加し、ＤＥＱＯを生成する。また、レプリカ生成器１１５２は、ビタビ検出器１３が出力する検出データＤにインパルス応答（・・０、１，２，２，１，０，０・・）を畳み込んでレプリカ信号ＲＥＰを生成する。減算器１１５３は、遅延器１１５１により遅延された信号ＤＥＱＯとレプリカ信号ＲＥＰとの差（等化誤差：ＤＥＱＯ−ＲＥＰ）を出力する。

パタン判別器１１５４は、検出データＤに基づいて、極性変化タイミング（レプリカ信号ＲＥＰ＝０）及びその前後（レプリカ信号ＲＥＰ＝±４）でＨレベルとなる信号ｇ３を生成する。セレクタ１１５５は、減算器１１５３が出力する等化誤差（ＤＥＱＯ−ＲＥＰ）のうち、信号ｇ３のＨレベル期間、すなわち、レプリカ信号ＲＥＰが「０」及び「±４」のときの等化誤差を、誤差信号ＥＲＲとして出力する。図７においては、等化誤差のうちで、誤差信号ＥＲＲとして週力される等化誤差を、○で示している。オフセット補正器１１（図２）にて、この誤差信号ＥＲＲの積算がゼロとなるように閉ループ系が動作することで、シンメトリずれがある場合でも、最短周期のＤＣレベルを振幅基準に合わせることができる。

図８は、欠陥通過時の各信号を時系列で示している。ここでも、再生ＲＦ信号としてＤＶＤの再生信号を想定し、ＰＲ（１，２，２，１）チャネルでビタビ検出する場合を考える。ＰＲ（１，２，２，１）では、等化器１２の出力ＥＱＯは、中央０を含む５値のレベルに等化される。光ディスク媒体１８（図１）からの読出しが正常に行えているときには、再生ＲＦ信号の振幅は大きく、最大値セレクタ１４１（図６）が出力する上限エンベロープＥＭＡＸと、最小値セレクタ１４４が出力する下限エンベロープＥＭＩＮとの差は、基準値ＲＥＦよりも大きい。この状態では、コンパレータ１４７が出力する信号ｇ１はＬレベルであり、オフセット補正器１１は、レベル補正動作により、ＲＦ信号の緩やかなＤＣ変動を補正する。

欠陥領域では、再生ＲＦ信号の振幅が０となることで、上限エンベロープＥＭＡＸの値が小さくなっていく。上限エンベロープＥＭＡＸと下限エンベロープＥＭＩＮとの差が小さくなっていき、ＥＭＡＸ−ＥＭＩＮが基準値ＲＥＦ以下となると、コンパレータ１４７は、信号ｇ１をＨレベルに変化させる。ゲート信号生成器１５（図１）は、これを受けて、欠陥領域の通過後、所定期間だけ信号ｇ２をＨレベルに変化させる。オフセット補正器１１は、信号ｇ２がＨレベルとなることで、動作を、レベル補正動作から、ＨＰＦ動作に切り替える。これにより、主に位相ずれによる閉ループの発散を防ぐことができる。その後、信号ｇ２がＬレベルに変化すると、オフセット補正器１１はレベル補正動作に戻り、高精度なＤＣ追従が行われる。

本実施形態では、オフセット補正器１１は、再生信号に含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するレベル補正動作と、再生信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするようにオフセットを制御するＨＰＦ動作とを切り替え可能に構成されている。オフセット補正器１１は、通常再生時には、レベル補正動作によってオフセット補正を行い、欠陥判別器１４が波形乱れ部（欠陥領域）を検出すると、動作をレベル補正動作からＨＰＦ動作に切り替え、位相ずれに伴う制御系の発散を防ぐ。このようにすることで、通常再生時には、アシンメトリによるＤＣずれを補正できると共に、波形乱れが生じた際の制御系の発散を防ぐことができ、欠陥領域がある場合でも、再生信号の安定性を確保することができる。また、本実施形態では、欠陥判別器も含めてデジタル化しているため、ＬＳＩ化が容易である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の情報再生装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、高密度記録された光ディスクの再生に好適である、ＣＤ／ＤＶＤの再生にも利用可能である。

本発明の一実施形態の情報再生装置の構成を示すブロック図。 オフセット補正器の構成を示すブロック図。 誤差信号生成器の構成例を示すブロック図。 誤差信号生成器の別の構成例を示すブロック図。 オフセット補正器の別の構成を示すブロック図。 欠陥判別器の構成を示すブロック図。 誤差信号生成器の動作波形を示す波形図。 欠陥通過前後の各部における波形を示す波形図。 従来技術のオートスライサ方式の構成を示すブロック図。 オフセット補正器を含む従来の情報再生装置の構成を示すブロック図。 従来技術における欠陥通過前後の波形を示す波形図。

符号の説明

１０：Ａ／Ｄ変換器
１１：オフセット補正器
１２：等化器（ＥＱ）
１３：最尤検出器（ＭＬ）
１４：欠陥判別器
１５：ゲート信号生成器
１６：ＰＬＬ回路
１７：光ピックアップ
１８：光ディスク媒体
１００：情報再生装置
１１１、１４３、１１５３：減算器
１１２、１１５５：セレクタ
１１３：乗算器
１１４：積分器
１１５：誤差信号生成器
１４１：最大値セレクタ
１４２、１４５：レジスタ（フリップフロップ）
１４４：最小値セレクタ
１４６：加算器
１４７：コンパレータ
１１５１：遅延器
１１５２：レプリカ生成器
１１５４：パタン判別器

Claims (14)

1. 最尤検出を用いて、情報記録媒体より読み出された再生信号から２値化データを識別する情報再生装置において、
   前記再生信号を入力し、該再生信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするように前記再生信号のオフセットを制御するＨＰＦ（High-Pass Filter）動作と、前記再生信号に含まれる最短周期信号のＤＣレベルを振幅基準ゼロにするように前記再生信号のオフセットを制御するレベル補正動作とを切り替えて実行可能なオフセット補正器と、
   前記オフセット補正器によりオフセットが制御された再生信号から前記２値化データを識別する最尤検出器と、
   前記再生信号のエンベロープ変化より前記再生信号の乱れを検出する欠陥判別器と、
   前記欠陥判別器の波形乱れ検出結果に基づいて、前記オフセット補正器の動作を切り替えるための切換え信号を生成するゲート信号生成器とを備えることを特徴とする情報再生装置。
2. 前記ゲート信号生成器は、前記欠陥判別器が前記再生信号の乱れを検出すると、該乱れが検出された直後から、又は、該乱れの通過直後から所定期間だけ、前記切換え信号の極性を反転させる、請求項１に記載の情報再生装置。
3. 前記オフセット補正器は、前記切換え信号の極性反転期間はＨＰＦ動作を行う、請求項２に記載の情報再生装置。
4. 前記最尤検出器が、前記再生信号からビタビ検出により２値化データを検出するビタビ検出器を含む、請求項１に記載の情報再生装置。
5. 前記ビタビ検出器の前段に、前記再生信号の波形等化を行う等化器を更に備える、請求項４に記載の情報再生装置。
6. 前記オフセット補正器は、前記再生信号からオフセットずれを補正する減算器と、前記ビタビ検出器の入力データと、前記ビタビ検出器が検出した２値化データとに基づいて前記レベル補正動作用の誤差信号を生成する誤差信号生成器と、前記切換え信号に基づいて、前記減算器出力又は前記誤差信号を選択出力するセレクタと、該セレクタが出力する信号を積分し、積分結果を前記減算器に帰還する積分器とを有する、請求項４に記載の情報再生装置。
7. 前記誤差信号生成器は、前記２値化データから所定パタンを判別するパタン判別器と、該判別器での所定パタンの検出結果に基づいて、前記誤差信号を選択的に出力する誤差情報出力部とを含む、請求項６に記載の情報再生装置。
8. 前記誤差信号生成器は、前記ビタビ検出器が規定するＰＲ（Partial Response）チャネルのインパルス応答と前記２値化データとの畳み込み演算を行いレプリカ信号を生成するレプリカ生成部と、前記ビタビ検出器の入力データと前記レプリカ信号との間の誤差を算出する誤差算出部とを備えており、前記誤差情報出力部は、前記誤差算出部が算出した誤差を、前記誤差情報として選択的に出力する、請求項７に記載の情報再生装置。
9. 前記誤差信号生成器は、前記ビタビ復号器の入力データと前記２値化データとの位相を合わせるための遅延器を備えており、前記誤差情報出力部は、前記遅延器によって遅延されたビタビ復号器の入力データを、前記誤差情報として選択的に出力する、請求項７に記載の情報再生装置。
10. 前記オフセット補正器は、前記再生信号からオフセットずれを補正する減算器と、前記２値化データから所定パタンを判別するパタン判別器と、前記ビタビ検出器が規定するＰＲチャネルのインパルス応答と前記２値化データとの畳み込み演算を行いレプリカ信号を生成するレプリカ生成部と、前記ビタビ検出器の入力データと前記レプリカ信号との間の誤差を算出する誤差算出部と、前記切換え信号と前記パタン判別器の判別結果との論理和をとるＯＲ回路と、前記ＯＲ回路出力が真のとき、前記誤差算出部の出力を選択的に出力するセレクタと、該セレクタ出力を積分し、積分結果を前記減算器に帰還する積分器とを有する、請求項４に記載の情報再生装置。
11. 前記所定パタンは、最短周期パタンである、請求項７に記載の情報再生装置。
12. 前記所定パタンは、極性変化パタンとする、請求項７に記載の情報再生装置。
13. 前記所定パタンは、極性変化を含む前後１Ｔパタンである、請求項７に記載の情報再生装置。
14. 前記オフセット補正器が、該オフセット補正器内の閉ループ中のゲインを切り換える手段を有しており、該切換え手段は、前記切換え信号によって前記閉ループのゲインを切り替える、請求項１に記載の情報再生装置。

Images