JP2008282431A - 光記録再生の信号評価方法、光記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＲＭＬ識別方式に依存することなく、信号品質を客観的に評価できるようにする。
【解決手段】波長λとなるレーザー光を、開口数ＮＡの対物レンズを介して媒体に照射して記録再生する際の信号評価方法であって、媒体に記録されている理想信号と、レーザー光の照射によって得られる実信号の差異に関する情報を、理想信号の信号レベル毎に統計処理し、統計処理によって得られる統計値を用いて実信号の品質評価を行うようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー光を用いて光記録再生を行う際の再生信号の品質評価方法、およびこの品質評価方法を利用した光記録再生方法に関する。

従来、デジタル動画コンテンツの視聴や、ディジタルデータの記録のために、ＣＤ−ＤＡ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋／−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光記録媒体が広く利用されている。一方、この種の光記録媒体に要求される記録容量は年々増大してきており、その要求に対応する為に、大容量の動画やデータを収録できる、いわゆる次世代型ＤＶＤの商品化が始まっている。次世代型ＤＶＤは、記録再生に用いるレーザー光の波長を４０５ｎｍと短くすることで記録容量の増大を図っている。

例えば、次世代型ＤＶＤ規格の一つであるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格では、対物レンズの開口数を０．８５に設定することで、１つの記録層に対して２５ＧＢもの記録再生を可能にしている。また、動画やコンピューターデータの容量は今後もますます増大することが予想される。そこで、記録マークの大きさを小さくして、１層当たりの線記録密度を増加させることにより、ディスク全体の容量を増大させる方法が検討されている。

ところで、波長λとなるレーザー光と、開口数ＮＡとなる対物レンズを用いた光記録再生条件においては、変調信号中に１．０×λ／４／ＮＡ以下の記録マークとスペースが連続すると、このマークスペース列の再生信号の振幅が略ゼロとなってしまう、いわゆる再生限界が存在する。上述の現行ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ規格では、変調信号中の最小記録マークの大きさが１．０×λ／４／ＮＡよりも大きいため、再生限界に達していない。従って、適切なイコライザを用いることで、全ての記録マーク／スペース列の組み合わせにおいて、再生信号に十分な振幅が得られる。その結果、再生信号を一定電圧レベルでスライスすれば、このスライスレベルと再生信号の振幅が交差する位置情報（エッジジッタ）によって、記録再生信号の品質評価が可能となる。

一方、発明者らの検討では、記録マークを小さくして、最小サイズを１．１×λ／４／ＮＡ以下にすると、最小サイズの記録マークとスペースが連続したときに実用的な振幅が得られない。更に記録マークのサイズを１．０×λ／４／ＮＡ以下にしてしまうと、再生限界により振幅が完全にゼロとなり、エッジジッタを用いた信号評価が不可能になる。

このような問題を回避する技術として、ＰＲ等化器及びＭＬ復号器（ビタビ復号器等）を用いたＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）識別方式が存在する。ＰＲ等化器は、実際の再生信号を補正して、参照するＰＲ特性に合わせこむ機能を有する。この補正に用いる係数を等化係数といい、ＰＲ等化器では、再生信号の振幅に対応して複数の等化係数を有している。

例えば、ＰＲＭＬ識別方式において、拘束長３となるＰＲ（１、２、１）特性を参照する場合、実際の記録ビットのインパルス応答はＰＲ（ｈ１、ｈ２、ｈ３）の振幅を持つ系列として表現される。従って、ＰＲ等化器では、等化係数を利用して、再生信号となるＰＲ（ｈ１、ｈ２、ｈ３）を、参照するＰＲ（１、２、１）特性に合わせ込む事で雑音成分をカットする。

また、ＭＬ復号器では、ＰＲ等化器で等化処理された後の信号系列を利用して、想定されるすべての理想応答との誤差を算出し、誤差の累積値が最小となる理想応答（これを最尤理想応答という）を選択する。この最尤理想応答から識別信号を得ることで、振幅が小さく且つ雑音に埋もれたような再生信号であっても、正しい識別信号を抽出できる。

光記録媒体の特性や再生装置の光ヘッドには、個体ごとにばらつきが存在する。このばらつきに対応するためには、最適なＰＲ等化器を選定したり、ＰＲ等化器自体の等化係数を制御したりする。また、ＭＬ復号器でも、最適な復号器を選定するようにする。

以上から分かるように、ＰＲＭＬ識別方式は基本的に再生技術である。従って、このＰＲＭＬ識別方式によって得られた信号のエラーレートは、記録媒体と記録ストラテジの他に、どのようなＰＲ等化をおこなうか、どのようなＭＬ復号をおこなうか等の信号処理技術に大きく左右される。今後１層当たりの線記録密度を増加させるときに、どのようなＰＲ等化やＭＬ復号を採用するかについては、様々な組み合わせが考えられるため、ＰＲＭＬ識別方式の選定を規格等によって統一化することは極めて難しい。

一方、ＰＲＭＬ識別方式を採用するような記録再生システムであっても、記録再生信号の品質レベルを汎用的且つ客観的に説明する必要性は高い。しかし、既に述べたように、ＰＲＭＬ識別方式のＰＲ等化やＭＬ復号をどのように選定するかについては、メーカー側の裁量によって個々に決定されてしまう。この結果、記録再生信号の品質レベルも、このＰＲ等化やＭＬ復号に依存してしまい、客観性が確保できないという問題があった。つまり、ＰＲＭＬ識別方式によって得られた識別信号のエラーレートは、個々の選定システムのみで有効な評価値となってしまい、光記録媒体自体の品質や、記録ストラテジの選定の良否などの判断ができないという問題があった。記録再生装置側も、エラーレートだけでは、供給された光記録媒体と記録ストラテジの組み合わせが妥当であるかどうかについて判断ができないという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＰＲＭＬ識別方式等の情報処理システムの依存性を弱め、簡便かつ客観性の高い信号評価を行うことが可能な信号評価方法等を提供することを目的としている。

本発明者らの鋭意研究によって、上記目的は以下の手段によって達成される。

（１）波長λとなるレーザー光を、開口数ＮＡの対物レンズを介して媒体に照射して記録再生する際の信号評価方法であって、前記媒体に記録されている理想信号と、前記レーザー光の照射によって得られる実信号の差異に関する情報を、前記理想信号の信号レベル毎又はビット列の種類毎に統計処理し、前記統計処理によって得られる統計値を用いて前記実信号の品質評価を行うことを特徴とする光記録再生の信号評価方法。

（２）前記媒体に記録される記録マークの最小サイズが１．１×λ／４／ＮＡ以下であることを特徴とする上記（１）記載の光記録再生の信号評価方法。

（３）前記媒体に記録されている前記理想信号として、前記実信号に基づいてＰＲＭＬ識別方式で得た最尤理想信号を用いることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の光記録再生の信号評価方法。

（４）前記理想信号の代わりに、前記媒体以外に記憶されている既知のデータ列から算出される信号を理想信号として用いることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の光記録再生の信号評価方法。

（５）前記統計値として、前記理想信号の信号レベルと前記実信号の信号レベルとのレベル差を統計処理したレベル側統計値を用いることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか記載の光記録再生の信号評価方法。

（６）前記レベル側統計値として、前記実信号における各信号レベルの平均値と前記理想信号の信号レベルとのレベル差を用いることを特徴とする上記（５）記載の光記録再生の信号評価方法。

（７）前記レベル側統計値として、前記実信号における各信号レベルの最頻値と前記理想信号の信号レベルとのレベル差を用いることを特徴とする上記（５）記載の光記録再生の信号評価方法。

（８）前記レベル側統計値の線形性を利用して前記実信号の品質評価を行うことを特徴とする上記（５）、（６）又は（７）記載の光記録再生の信号評価方法。

（９）前記統計値として、前記理想信号の信号レベルと前記実信号の信号レベルとのばらつき度合いを統計処理したばらつき側統計値を用いることを特徴とする上記（１）乃至（８）のいずれか記載の光記録再生の信号評価方法。

（１０）前記ばらつき側統計値として、前記理想信号の信号レベルと前記実信号の信号レベルの分散を利用することを特徴とする上記（９）記載の光記録再生の信号評価方法。

（１１）波長λとなるレーザー光を、開口数ＮＡの対物レンズを介して媒体に照射して記録再生する光記録再生方法であって、記録再生前又は記録再生中において、上記（１）乃至（１０）のいずれか記載の信号評価方法による信号評価を行い、評価結果に基づいて記録ストラテジを調整することを特徴とする光記録再生方法。

本発明によれば、記録マークの微細化が進展しても、客観的な信号品質評価が可能になるという優れた効果を奏し得る。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。

図１には、本発明の実施形態に係る信号評価方法及び光記録再生方法を実現する再生装置１００の構成が示されている。この再生装置１００は、再生に利用するレーザー光Ｚを発生させるレーザー光源１０２、レーザー光源１０２を制御するレーザーコントローラ１０４、レーザー光Ｚを光記録媒体１に導く光学機構１０６、レーザー光Ｚの反射光を検出する光検出装置１０８、この光検出装置１０８の検出情報を、ＰＲＭＬ識別方式で復号するＰＲＭＬ処理装置１１０、光記録媒体１を回転させるスピンドルモータ１１２、スピンドルモータ１１２を回転制御するスピンドルドライバ１１４、特に図示しないＣＰＵ（中央演算装置）との間で復号後の再生データのやり取りを行う信号処理装置１１６、ＰＲＭＬ処理装置１１０の復号前の実信号と、ＰＲＭＬ処理装置１１０から得られる理想信号（識別信号）を利用して信号品質を評価する信号評価装置１１８、この信号評価装置１１８の評価結果に基づいて、レーザーコントローラ１０４に記録ストラテジの変更指示を行うストラテジ指示手段１２０を備える。

レーザー光源１０２は半導体レーザーであり、レーザーコントローラ１０４によって制御されてレーザー光Ｚを発生させる。光学機構１０６は、対物レンズ１０６Ａや偏光ビームスプリッタ１０６Ｂを備え、レーザー光Ｚの焦点を情報記録層に適宜合わせることが可能となっている。なお、偏光ビームスプリッタ１０６Ｂは、情報記録層の反射光を取り出して光検出装置１０８に導く。光検出装置１０８はフォトディテクタであり、レーザー光Ｚの反射光を受光して電気信号に変換し、再生信号としてＰＲＭＬ処理装置１１０に出力する。ＰＲＭＬ処理装置１１０では、この再生信号を復号化し、復号化された２値の識別信号を信号処理装置１１６に出力する。

更にこの再生装置１００では、レーザー光Ｚの波長λが４００〜４１０ｎｍに設定されている。また、光学機構１０６における対物レンズ１０６Ａの開口数ＮＡは０．８４〜０．８６に設定されている。詳細に、レーザー光Ｚの波長λは４０５ｎｍ、対物レンズ１０６Ａの開口数ＮＡは０．８５に設定されている。なお、光記録媒体１の情報再生を開始するには、所定の再生パワーによってレーザー光源１０２からレーザー光Ｚを発生させ、このレーザー光Ｚを光記録媒体１の情報記録層に照射して再生を開始する。レーザー光Ｚは情報記録層で反射されて、光学機構１０６を介して取り出されて光検出装置１０８で実際の再生信号（以下、実信号という）となる。

図２（Ａ）に示されるように、光記録媒体１は外形が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍとなる円盤状の媒体である。図２（Ｂ）に拡大して示されるように、光記録媒体１は、基板１０と、情報記録層２０と、カバー層３０と、ハードコート層３５がこの順に積層されて構成される。カバー層３０及びハードコート層３５は光透過性を有しており、外部から入射されるレーザー光Ｚを透過するようになっている。従って、光入射面３５Ａから入射されるレーザー光Ｚは、ハードコート層３５とカバー層３０をこの順に透過して情報記録層２０に到達し、情報記録層２０に保持されている情報を再生する。なお、この光記録媒体１では情報記録層２０の記録容量が３３．３ＧＢに設定されている。

基板１０は、厚さ約１．１ｍｍのとなる円盤状の部材であり、その素材としてガラス、セラミックス、樹脂等の種々の材料を用いることができるが、ここではポリカーボネート樹脂を用いている。なお、樹脂としてはポリカーボネート樹脂以外にも、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等を採用することも出来る。中でも加工や成型の容易性から、ポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂が好ましい。また、基板１０における情報記録層側の面には、用途に応じて、グルーブ、ランド、ピット列等が形成される。

カバー層３０の材料は様々なものを用いることが出来るが、既に述べたように、レーザー光Ｚを透過させる為に光透過性材料を用いる必要がある。例えば、紫外線硬化性アクリル樹脂を用いることも好ましい。又この光記録媒体１では、カバー層３０の厚みが９８μｍに設定され、ハードコート層３５の厚みが２μｍに設定されている。従って、光入射面３５Ａから情報記録層２０までの距離が約１００μｍとなっている。光記録媒体１は、記録容量（本出願時の現状は２５ＧＢ）を除いて、現状のブルーレイ・ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）の規格に整合していることになる。

情報記録層２０はデータを保持する層であるが、データの保持形態としては、予めデータが書き込まれて書換が不能な再生専用型や、利用者による書き込みが可能な記録型がある。また、データの保持形態が記録型の場合、一度データを書き込んだエリアに再度データの書き込みが出来ない追記型と、データを書き込んだエリアに対してデータを消去し、再度書き込みが可能な書換型がある。なお本実施形態では、再生専用型、記録型のいずれであっても構わない。

情報記録層２０の記録容量は、記録領域（面積）の大きさと、記録密度の組み合わせによって決定される。記録領域には物理的な限界があるので、本実施形態では、各記録マークの線密度、即ち単位記録マークの螺旋方向長さを小さくすることによって記録密度を大きくする。換言すると、情報記録層２０に形成する記録マークの螺旋方向の最短マーク長を小さくすれば、記録容量が大きくなる。本実施形態では、この最短マーク長が、１．１×λ／４／ＮＡ以下、望ましくは１．０×λ／４／ＮＡ以下となるように設定される。

次に、ＰＲＭＬ処理装置１１０及びＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）識別方式について説明する。ＰＲＭＬ識別方式では、再生特性に応じたＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の参照クラス特性を適宜選択する。例えばＰＲの参照クラス特性として拘束長５（１，２，２，２，１）特性を選択する場合を考える。拘束長５（１，２，２，２，１）の特性とは、符号ビット「１」に対する再生応答が５ビットを拘束すると共に、この再生応答波形が系列「１２２２１」で表現できることを意味している。実際に記録されている各種符号ビットの再生応答は、この系列「１２２２１」の畳込み演算によって形成されると推定する。例えば、符号ビット系列００１０００００に対する応答は００１２２２１０となる。同様に符号ビット系列０００１００００に対する応答は０００１２２２１となる。従って、符号ビット系列００１１００００の応答は、上記２つ応答の畳み込み演算となり、００１３４４３１となる。符号ビット系列００１１１００００の応答は００１３５６５３１となる。このように、拘束長５（１，２，２，２，１）の特性の場合、例えば、畳み込み演算で得られる応答は、０〜８までの９レベルとなる。

ＰＲのクラス特性によって得られる上記応答は理想的な状態を仮定したものである。この意味で上記応答は理想応答と呼ばれている。勿論、実際の応答には雑音が含まれているので、この理想応答に対してずれが生じる。従って、雑音を含む実際の応答と、予め想定されている理想応答を比較して、その差（距離）が最も小さくなるような理想応答を選択し、この理想応答から復号化信号（識別信号）を得る。これをＭＬ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）識別という。例えば、記録されている符合ビット「１」を再生すると「１２２２１」に近似するような再生信号が得られる場合、拘束長５（１，２，２，２，１）のＰＲＭＬ識別処理を行えば、再生信号から理想応答「１２２２１」が選定され、この理想応答を復号して識別信号「１」が得られることになる。

ＭＬ識別では、例えば、理想応答と実際の応答の差を算出するものとしてユークリッド距離を用いる。実際の再生応答系列Ａ（＝Ａ０，Ａ１，・・・，Ａｎ）と理想応答系列Ｂ（＝Ｂ０，Ｂ１，・・・，Ｂｎ）間のユークリッド距離Ｅは、Ｅ ＝ √｛Σ（Ａｉ − Ｂｉ）^２｝で定義される。従って、実際の応答と、予め想定された複数種類の理想応答を、このユークリッド距離を用いて比較して順位付けし、最も小さいユークリッド距離となる理想応答（これを最尤理想応答という）を選択する。

このＰＲＭＬ識別方式に基づいて復号化処理を行うＰＲＭＬ処理装置１１０は、図３に示されるように、Ａ／Ｄ変換器１１０Ａ、ＰＲ等化器１１０Ｂ、ＭＬ復号器１１０Ｃを備える。Ａ／Ｄ変換器１１０Ａでは、光検出装置１０８で検出された電気的なアナログ信号をデジタル信号に変換して再生信号とする。また、ＰＲ等化器１１０Ｂでは、この再生信号を、ある基準位置からのクロック周波数に対応させてサンプリングし、その電圧レベルを、参照するＰＲ参照クラス特性に近づかせるように等化処理を行う。ＰＲ参照クラスが拘束長５（１，２，２，２，１）特性である場合、理想応答は９レベルに分布するので、ＰＲ等化器１１０Ｂにおいて、再生信号を等化処理するために必要な等化係数（Ｔａｐ係数）は９種類（９タップ）存在する。

ＰＲ等化器１１０Ｂに関して具体的な例を挙げる。変調信号を（１，７）ＲＬＬとし、入力信号が、
001110000011001111000011001100001111001111000011000011001111100111001111100110011であり、ＰＲ参照クラスが拘束長５（１，２，２，２，１）特性で表されるような記録密度を考える。このときの理想波形は、入力信号の畳み込み演算によって得られ、図４で示されるような波形となる。これは既知の理想波形であるので、ある基準位置からクロック周波数で再生波形の電圧値をサンプリングすると、電圧値が０〜８の９レベルの整数値を取る。しかし、光記録媒体１を再生することで得る実信号の波形レベルは、光記録媒体１に用いる材料の物理・化学的な特性や記録ストラテジの影響により記録マークが歪んだりするため、非整数値となる。

ＭＬ復号器１１０Ｃは、ここではビタビ復号器が用いられており、ＰＲ等化器１１０Ｂで等化処理された信号から、最尤理想応答を選択して識別信号を得る。具体的には、等化処理後の信号と、想定されるすべての理想応答との差（ユークリッド距離）を算出し、この差が最小となる理想応答を選択する。

信号評価装置１１８は、同期処理部１１８Ａ、電圧レベル値集計部１１８Ｂ、レベル側統計処理部１１８Ｃ、ばらつき側統計処理部１１８Ｄ、線形性評価部１１８Ｅを備える。ここでは、ＰＲＭＬ処理装置１１０のＡ／Ｄ変換器１１０Ａを経て得られたデジタル化された実信号と、既知の理想信号または実信号をＰＲＭＬ処理装置１１０で復号化した理想信号（最尤理想信号）との差異を統計的に比較して、実信号の信号品質を評価する。

同期処理部１１８Ａでは、理想信号の波形と、クロック周波数毎にサンプリングされた実信号の波形を同期させる。同期させる方法としては、理想信号中の特定のパターンを同期用の信号として使用する方法や、ＰＬＬによって同期を取る方法などがあるが、いずれの方法を用いても良い。用いられる理想信号は、入力信号（記録済みの信号）が未知の場合と、入力信号が既知の場合によって異なる。光記録媒体１に記録されている信号が未知の場合は、再生データによる実信号をＰＲＭＬ処理装置１１０で復号化することで得られる最尤理想信号を理想信号として用いる。光記録媒体１に記録されている信号が既知の場合、即ち、上記信号を光記録媒体１以外の何らかの記憶手段に記憶している場合は、光記録媒体１に記録済みの理想信号の代わりとして、この既知信号（入力信号）を、参照クラス特性（例えば拘束長５（１，２，２，２，１）特性）によって畳み込み演算すれば必要な信号が得られる。

電圧レベル値集計部１１８Ｂでは、理想波形の各信号レベルに対応する実信号の電圧値を、この信号レベル毎に集計する。本実施形態では理想波形の信号レベルが０〜８の９レベル存在するので、この０〜８に対応した９種類に対応させて、実信号の電圧値を集計していくことになる。例えば、理想波形のレベル０に対応する実信号の波形の電圧値を集計する。同様に、理想波形のレベル１〜８に対応する実信号の波形の電圧値をそれぞれ集計する。

レベル側統計処理部１１８Ｃでは、集計された各信号レベルにおいて、実信号の平均値を算出し、この平均値と理想信号の信号レベルを比較してレベル差を算出する。仮に理想信号の波形（理想波形）と実信号の波形が完全に一致していればレベル差は零になるが、実信号は理想信号からずれてしまうので、実際には零にならない。

ばらつき側統計処理部１１８Ｄでは、集計された各信号レベルにおいて分散を算出する。この分散も、仮に理想波形と実信号の波形が完全に一致していれば零になるが、実際にはそのようにならない。

線形性評価部１１８Ｅでは、レベル側統計処理部１１８Ｃで得られた結果を、例えば横軸に理想信号の信号レベル値、縦軸に実信号の平均値をプロットして、その線形性を評価する。仮に理想波形と実信号の波形が完全に一致していれば、完全な線形性（直線）を示すことになるが、実信号は理想信号からずれてしまうので、実際にはそのようにならない。

以上の信号評価装置１１８によって、実信号の波形と理想信号の波形の差異を客観的に評価することができる。この結果、実信号の線形性が高いほど、各信号レベルでの分散がゼロに近いほど、光記録媒体１と記録ストラテジが適した組み合わせであると判断できる

ストラテジ指示手段１２０は、レーザーコントローラ１０４の再生パワーや記録ストラテジを制御する。具体的には、光記録媒体１のＯＰＣ（Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）領域に記録されている品質評価用データや、実データの再生を行いながら、信号評価装置１１８がこの再生信号の品質を評価し、この評価結果に基づいて、ストラテジ指示手段１２０が記録ストラテジの変更を行ったり、レーザーコントローラ１０４の再生パワーを制御したりする。

次に、入力信号が既知の場合において、この信号評価装置１１８を用いて実際の信号を評価した際の実施例を示す。

光記録媒体１として、ポリカーボネート基板（１．１ｍｍ）／ＴｉＯ_２層（４ｎｍ）／Ｆｅ_２Ｏ_３層（３ｎｍ）／ＴｉＯ_２層（６ｎｍ）／Ｂｉ−Ｇｅ−Ｏ層（３５ｎｍ）／ＴｉＯ_２層（８ｎｍ）／紫外線硬化樹脂光透過層（０．１ｍｍ）となるものを用いた。この光記録媒体１を、波長λ＝４０５ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．８５となる光ディスク評価機（パルステック製、ＯＤＵ−１０００）を用いて評価した。記録再生の評価条件として、クロック周波数を６６ＭＨｚ、ディスクの回転線速を３．６９ｍ／ｓに設定し、約10,000〜20,000クロック分のバイナリデータからなる（１，７）ＲＬＬの入力信号の再生を行うようにした。この評価条件では、変調信号中で最も小さい記録マークの物理的な大きさは約１１３ｎｍであり、１．０×λ／４／ＮＡ＝１１９ｎｍよりも小さくなった。ＢＤの物理的仕様で考えると、直径１２ｃｍのディスクにおいて、１層当たり３３．３ＧＢの容量を確保できるレベルに相当する。

この光記録媒体１に対して、まず２５ＧＢの容量の記録密度の際のジッタベスト（最高品質）を与える記録ストラテジを用いて、実際には上記３３．３ＧＢの評価条件で記録をおこなった。次に、出力された実信号の波形を、Ａ／Ｄ変換器１１０Ａ（デジタルオシロスコープ（レクロイ製））によって、時間に対する反射電圧値としてデジタル化した。その後、予め既知である入力信号中の特定のパターンに含まれる同期用信号を使用して、この既知の入力信号と実信号の同期をとり、クロック周波数毎に実信号の波形の電圧値をサンプリングした。このサンプリングによって得られた実信号の波形は、ＰＲ等化器１１０Ｂで信号処理を施す前の波形を使用している。なお、既知の入力信号における同期用の特定パターンは、信頼性の観点から長い信号が好ましいため、９Ｔマークおよび９Ｔスペースを含むパターン列を用いた

一方、既知の入力信号は、拘束長５（１，２，２，２，１）のＰＲ参照特性による畳み込み演算を行い、理想信号に変換してその波形を算出した。

次に、同期処理部１１８Ａにおいて、上記サンプリングによって得た実信号の波形と、上記理想信号の波形を同期させた。次いで、電圧レベル値集計部１１８Ｂでは、理想信号の波形のレベル０と同期している実信号の波形の電圧値を集計し、レベル側統計処理部１１８Ｃとばらつき側統計処理部１１８Ｄを用いて、その平均値と分散を算出した。

同様に、レベル１と同期している実信号の波形の電圧値を集計し、その平均値と分散を算出した。その後、同様の集計と算出をレベル２からレベル８までおこなった。更に、線形性評価部１１８Ｅでは、理想信号のレベル０に対応させて集計した実信号の波形の電圧平均値を零とし、レベル８に対応させて集計した実信号の電圧平均値が２５６となるように、データの規格化をおこない、線形性を評価した。

以上の評価方法と同条件を採用して、上記２５ＧＢでジッタベストを与える記録ストラテジに変化を加えた２種類の記録ストラテジ（記録ストラテジ１、記録ストラテジ２）を用意し、同様の測定を行った。具体的のこの記録ストラテジ１，２は、上記２５ＧＢでジッタベストを与える記録ストラテジに対して、発光タイミング等を変化させたものである。

参考として、記録ストラテジ１を用いて３３．３ＧＢの記録密度で記録再生を行い、ＰＲＭＬ処理装置１１０で復号化した再生信号のビットエラーレートは、２５ＧＢでジッタベストを与える記録ストラテジを用いて３３．３ＧＢの記録密度で記録再生を行った場合の約１／１０となり、良好な結果が得られた。一方、記録ストラテジ２を用いて３３．３ＧＢの記録密度で記録再生を行い、ＰＲＭＬ処理装置１１０で復号化した再生信号のビットエラーレートは、２５ＧＢでジッタベストを与える記録ストラテジを用いて３３．３ＧＢの記録密度で記録再生を行った場合の約２５倍となり、大幅に悪化した。

本実施例の評価結果を図５、図６に示す。図５（Ａ）には、実信号の電圧レベルの平均値の線形性を解析した結果が、図５（Ｂ）には実信号の分散を解析した結果が示されている。なお、図６は図５の各プロットの実際の数値が図表で示されている。この結果から分かるように、２５ＧＢでジッタベストを与える記録ストラテジと、記録ストラテジ１を比較すると、線形性に大きな違いはない。しかし分散については、記録ストラテジ１の方が良好であることが分かる。つまり、図５の評価結果による良否判定は、上記ビットエラーレートと同様になっている。

一方、２５ＧＢでジッタベストを与える記録ストラテジと記録ストラテジ２を比較すると、各レベルの平均値の線形性、分散ともに２５ＧＢのジッタベストを与える記録ストラテジの方が良好となった。これも、上記ビットエラーレートの評価結果と一致していることになる。

以上、本実施形態の信号評価方法及び光記録再生方法では、理想信号と実信号の値から、信号レベルを基準に差異を集計して、統計的に処理を行うので、実信号をどのようなＰＲＭＬ処理装置１１０で復号化するか否かに依存することなく、客観的に信号品質を評価することができる。また、実信号の全体波形形状を評価するのではなく、信号レベル毎に統計処理するので、偶発的な外乱によって実信号の波形が乱れた場合であっても、評価品質の悪化を低減できる。この結果、記録再生システムそのものの適正を客観的に評価することが可能となっている。また、ＰＲＭＬ識別方式を利用した再生装置１００であっても、光記録媒体１の品質の良否や、記録ストラテジの良否、光記録媒体１と記録ストラテジの相性等を判断することが可能となる。

特に、本実施形態の評価方法では、所定の参照クラス特性によって畳み込み演算を行って得られた理想信号の波形と、実信号の再生波形の差異を統計的に処理するので、記録マークの最小サイズが１．１×λ／４／ＮＡ以下となり、ジッタでは評価できない領域でも客観的な評価を行うことが可能になる。特に、再生限界となる１．０×λ／４／ＮＡ以下でも評価可能であるため、今後の記録密度の増大にも対応することができる。

また、本実施形態では、実信号と理想信号の差について信号レベル毎に集計することになるので、実信号の各信号レベルの一般評価を行うことが可能になる。仮に、採用する変調方式における全信号レベルで信号品質を評価すれば、記録媒体と記録ストラテジのセットの客観的な妥当性を検証することが可能になる。また例えば、本実施形態のように、実信号に関して各信号レベルの平均値を算出し、理想信号との差を明らかにすることで、簡便な構成で信号品質を評価することができる。

なお、ここでは各信号レベルの平均値を用いる場合を示したが、本発明はそれに限定されず、実信号の各信号レベルを集計して、その中の最頻値を採用して、理想信号と比較することも可能である。このようにすると、記録媒体の表面欠陥による再生信号の突発的な変動を完全に排除することが可能になる。

更に本実施形態では、各信号レベルの統計値について、最低レベルと最高レベルの値を統一するようなデータの規格化を行い、線形性を評価しているので、個々の信号レベルだけでなく、全体的なレベル差に基づいて信号を評価することが可能となっている。

また更に本実施形態では、この上記のレベル側統計値だけでなく、分散等によるばらつき側統計値も利用しているので、実信号の不安定性を評価することが可能となる。特に、本実施形態では、平均値等を利用したレベル側統計値と、分散等を用いたばらつき側統計値の双方を利用しているため、双方の異なる視点から信号品質を評価することが可能となる。例えば、レベル側統計値では、電圧レベルが理想信号に対してどの程度ずれているか否かを中心に評価することができ、ばらつき側統計値では、電圧レベルがどの程度安定していか否かを中心に評価することができる。

なお、本実施形態の評価方法では、理想信号と実信号の双方を利用して統計的に処理することから、理想信号に多少の乱れが生じていても、十分な評価を行うことが可能である。つまり、理想信号自体が完全である必要は無く、ある程度の確率で正しい信号であれば、理想信号として採用することができる。例えば、実信号をＰＲＭＬ処理装置１１０によって復号化し、これにより得られる最尤理想信号を理想信号に採用し、この理想信号と実信号の差異を統計的に評価することも可能になる。仮に、最尤理想信号のビットエラーレートが、一般的には悪いレベルの１０^−３であっても、統計処理の範疇では無視できる程度に小さくなる。この結果、ＰＲＭＬ識別方式を採用した再生装置１００をそのまま利用しても、このＰＲＭＬ識別方式を有効活用して、記録ストラテジの良否等を客観的に判断することが可能となる。

特に本実施形態の評価方法では、多数のデータを利用して統計処理をおこなうため、この理想信号を得る際のビットエラーレートが比較的大きくても評価可能である。具体的に評価対象となるデータとして１万個の０，１配列以上、好ましくは数万から数十万のビット配列を利用するので、多少のエラーは除外される。なお、実信号をＰＲＭＬ識別方式で処理して得られる識別信号のビットエラーレートが、あまりにも高い場合、この理想波形が本来の完全な理想波形と一致しない度合いが高くなるので、評価の品質に影響を与えかねない。従って、実質的にはビットエラーレートが１０^−２以下となる識別信号を理想信号として用いることが好ましい。

なお、上記実施例では、複数種類の記録ストラテジの適正を、本実施形態の信号評価方法によって評価する場合を示したが、本発明はそれに限定されない。例えば、光記録媒体の材質や、レーザービームの波長等を変化させて、最適なシステムを評価することが可能になる。特に本評価方法では、ＰＲＭＬ処理装置１１０の信号処理の影響を抑制しているため、記録再生システムの純粋な評価を行うことができる。また、この評価方法は、従来のジッタを用いた信号評価方法と同様に客観性を担保することが可能となっている。

更に他の例として、理想信号を決定するＰＲＭＬの参照クラス特性を複数種類用意して、実信号の波形が、どのＰＲＭＬの参照クラスまで許容できるか等を評価することも可能になる。具体的に例えば、約10,000〜20,000クロック分のバイナリデータに関して、拘束長５（１，２，２，２，１）特性で畳み込んだ第１理想波形と、拘束長（１，２，２，１）特性で畳み込んだ第２理想波形を用意し、このバイナリデータを記録再生した実信号の波形を、この２種類の理想波形のそれぞれに同期させて、別々に評価することも可能である。この結果、例えば第２理想波形では線形性や分散が悪化し、第１理想波形では、線形性や分散が良好になる場合は、拘束長５（１，２，２，２，１）特性のＰＲＭＬ処理装置１１８を採用することが好ましいことが分かる。

なお、本実施形態では、実信号の波形として何の信号処理も施していない波形を用いる場合を示したが、本発明はそれに限定されない。例えば、現実のシステムに近いイコライザ等を用いてＰＲ等化した後の波形を実信号の波形として用いてもよい。また、図５、図６で示したように、横軸に信号の各レベル、縦軸にレベル平均値をプロットしたときにおいて、許容される線形性のズレの定量化方法やズレ許容値の決定、各レベルでの分散の許容値の設定は、実際のシステムによって任意に決定される。また、信号評価において、線形性のズレ量と分散値の大きさのどちらを重視するか等についても、実際のシステムに合わせて任意に設定すればよい。

更に本実施形態では、電圧レベル値集計部１１８Ｂにおいて、理想波形と実信号の差異を、信号レベル毎に集計して統計的に処理する場合に示したが、本発明はそれに限定されない。例えば、信号ビット列の種類毎に、理想波形と実信号の差異を集計・統計処理するようにしてもよい。この際の理想波形と実信号の差異は、電圧レベルの差や、ばらつき度合い等を用いることが好ましい。このようにすると、信号ビット列毎に信号品質を判断することが可能になるので、特定の信号ビット列を記録・再生する際のストラテジを制御することによって、記録・再生品質を高めることが可能になる。

また、本実施形態では、実信号のばらつき度合いとして分散を利用したが、本発明はそれに限定されず、例えば、ばらつき範囲の大きさ等の他の指標を用いることも可能である。

尚、本発明の信号評価方法、光記録再生装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明は、レーザー光等を用いて光記録再生を行う分野で広く用いることが可能である。

本発明の実施の形態に係る信号評価方法及び光記録再生方法を実行する再生装置の構成を示すブロック図 同再生装置で用いられる光記録媒体の構成を示す拡大図 同再生装置で用いられるＰＲＭＬ処理装置及び信号評価装置の内部構成を示すブロック図 同信号評価方法で持ちられる理想信号の波形例を示す図 同信号評価方法を用いた実施例の評価結果を示すグラフ 同信号評価方法を用いた実施例の評価結果を示す図表

符号の説明

１００ 再生装置
１１０ ＰＲＭＬ処理装置
１１０Ａ Ａ／Ｄ変換器
１１０Ｂ ＰＲ等化器
１１０Ｃ ＭＬ復号器
１１８ 信号評価装置
１１８Ａ 同期処理部
１１８Ｂ 電圧レベル値集計部
１１８Ｃ レベル側統計処理部
１１８Ｄ ばらつき側統計処理部
１１８Ｅ 線形性評価部

Claims (11)

1. 波長λとなるレーザー光を、開口数ＮＡの対物レンズを介して媒体に照射して記録再生する際の信号評価方法であって、
   前記媒体に記録されている理想信号と、前記レーザー光の照射によって得られる実信号の差異に関する情報を、前記理想信号の信号レベル毎又はビット列の種類毎に統計処理し、前記統計処理によって得られる統計値を用いて前記実信号の品質評価を行うことを特徴とする光記録再生の信号評価方法。
2. 前記媒体に記録される記録マークの最小サイズが１．１×λ／４／ＮＡ以下であることを特徴とする請求項１記載の光記録再生の信号評価方法。
3. 前記媒体に記録されている前記理想信号として、前記実信号に基づいてＰＲＭＬ識別方式で得た最尤理想信号を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の光記録再生の信号評価方法。
4. 前記理想信号の代わりに、前記媒体以外に記憶されている既知のデータ列から算出される信号を理想信号として用いることを特徴とする請求項１又は２記載の光記録再生の信号評価方法。
5. 前記統計値として、前記理想信号の信号レベルと前記実信号の信号レベルとのレベル差を統計処理したレベル側統計値を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の光記録再生の信号評価方法。
6. 前記レベル側統計値として、前記実信号における各信号レベルの平均値と前記理想信号の信号レベルとのレベル差を用いることを特徴とする請求項５記載の光記録再生の信号評価方法。
7. 前記レベル側統計値として、前記実信号における各信号レベルの最頻値と前記理想信号の信号レベルとのレベル差を用いることを特徴とする請求項５記載の光記録再生の信号評価方法。
8. 前記レベル側統計値の線形性を利用して前記実信号の品質評価を行うことを特徴とする請求項５、６又は７記載の光記録再生の信号評価方法。
9. 前記統計値として、前記理想信号の信号レベルと前記実信号の信号レベルとのばらつき度合いを統計処理したばらつき側統計値を用いることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の光記録再生の信号評価方法。
10. 前記ばらつき側統計値として、前記理想信号の信号レベルと前記実信号の信号レベルの分散を利用することを特徴とする請求項９記載の光記録再生の信号評価方法。
11. 波長λとなるレーザー光を、開口数ＮＡの対物レンズを介して媒体に照射して記録再生する光記録再生方法であって、記録再生前又は記録再生中において、請求項１乃至１０のいずれか記載の信号評価方法による信号評価を行い、評価結果に基づいて記録ストラテジを調整することを特徴とする光記録再生方法。