JP2009099229A

JP2009099229A - デジタル情報再生方法

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Publication number: JP2009099229A
Application number: JP2007271587A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Minemura; 浩行峯邑; Toshimichi Shintani; 俊通新谷; Yumiko Anzai; 由美子安齋; Soichiro Eto; 宗一郎江藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: CN101414472A; US20090106627A1; EP2051255A2; US8095844B2; CN101414472B; JP5057925B2; EP2051255A3

Abstract

【課題】光学分解能を超える高密度化を実現する超解像効果を使った光ディスクでは，再生信号に含まれる常解像成分の影響により信号品質が劣化するが，効率的かつ信頼性の高いエラー訂正を実施するために，特徴的なエラーパターンを明らかにするとともに，ラン長制限に対応したパリティ検査符号を用いたデータ再生方法を提供する。
【解決手段】常解像クロストークによるエラーパターンは，長いスペースに続くマークの前エッジと長いマークの後エッジに局在する。パリティ検査符号を用いて，データ中のエラーの有無を判定し，エラーが発生している場合には上のパターンの中から，エッジシフトの方向を加味して最もエラーし易いパターンを選択し，訂正を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は，記録媒体上に物理的性質が他の部分とは異なる記録マークを形成し，情報を記憶する光ディスク媒体から情報を再生するデジタル情報再生方法に関する。

光ディスク媒体としてはCD-R/RW，DVD-RAM，DVD±R/RW，Blu-ray Disc（以下BD），HD DVD等多くのものが存在し，データ層を2層持つ媒体も含めて広く一般に普及している。対応する光ディスク装置としては，CD-R/RW，DVD-RAM，DVD±R/RWの記録/再生に対応した，いわゆるDVDスーパーマルチドライブが普及している。今後はBDやHD DVDに対応する高機能ドライブが普及してゆくものと考えられる。

次世代の大容量光ディスクとして超解像技術やSIL（Solid Immersion Lens）などが提案されているが，超解像技術の中の１つとして，特開2006-107588号公報に記載されたものがある。これは溶融時に光学特性が変化する相変化記録膜をピットに埋め込むことによって超解像再生を行い，かつ記録マーク同士を空間的に分離することによって記録マーク間の熱的な干渉や超解像領域の揺らぎを低減するものである。こうした構成によって線密度とトラック密度が同時に向上でき，光ディスクの記録容量を大幅に増加させることが可能である。また，データピットの間の領域の透過率を大きくすることによってデータ面の平均透過率を大きくできるので，光利用効率が高く多層化にも有利である。以下，この方式を3次元ピット選択方式と呼ぶことにする。ピット内に記録膜を埋め込む手段としては，特開2005-100526号公報に記載の相変化エッチング法（結晶とアモルファスのエッチング速度の違いを利用する方法）やCMP（Chemical Mechanical Polishing）法等の物理的研磨加工法を利用することができる。

こうした超解像ディスクにおいては，再生信号には超解像信号成分と常解像信号成分が含まれることが非特許文献１「Technical Digest of Optical Data Storage 2007, TuC3」報告されており，シミュレーション方法と両者の帯域の違いを利用したビタビ復号方法が提案されている。

一方，超解像ディスクを含む光ディスク媒体から情報を再生する場合には，種々の理由によってデジタルデータに誤りが生ずることは避けられない。こうした誤りを訂正する手法としては，リードソロモン符号に代表される誤り訂正符号が広く用いられている。よく知られているように，リードソロモン符号ではデジタルデータを例えばバイト単位のシンボル値として扱うことによって，バーストエラーに強い誤り訂正能力を発揮することができる。しかし，誤り訂正はあくまでシンボル単位で実施されるため，例えば光ディスク媒体が特定のビットパターンに対して誤りが偏在するような場合には，効率的な誤り訂正が実施できない。特定のビットパターンに対して強い誤り訂正を実施する方法として，パリティ検査ビットを用いる方法が提案されており，非特許文献２「Technical Digest of Optical Data Storage 2003, TuB4」に記載されているものがある。

本発明で主眼とするビタビ復号法について，ラン長制限符号に対応して全てのエッジパターンのエッジシフト相当量を算出する手法として，非特許文献３「Japanese Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 2B, 2006, pp.1213-1218.」に記載されているものがある。

特開2006-107588号公報特開2005-100526号公報 Technical Digest of Optical Data Storage 2007, TuC3 Technical Digest of Optical Data Storage 2003, TuB4 Japanese Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 2B, 2006, pp.1213-1218.

非特許文献２は，ラン長制限のない符号（最短長=1T）について検討したものである。非特許文献２によるパリティ検査符号では，NRZビットが{0,1,0,0,1,0}がNRZビット{1,1,0,0,0,0}に誤った場合に，誤りパターンを{+000-0}として表している。その結論として，最も誤り確率の高いパターンは{+-+-}，もしくは{-+-+}であると報告されている。

以下に示すように，非特許文献１に記載されたシミュレーション方法に基づいて，Blu-ray Discに用いられるラン長制限符号（最短長=2T）を使って，超解像ディスクの再生信号の誤りパターンについて調べたところ，特異な誤りパターンが存在することがわかった。その誤りパターンは長マークの前エッジと，後続するスペースが長いマークの後エッジに局在し，かつエッジシフトの方向も一意であることが判った。さてこの結果を非特許文献２の表現方法に従って記述すると{+}または{-}ということになり，報告されているものと明らかに異なる誤りパターンが得られている。また，非特許文献２ではラン長制限のない符号を用いているため，パリティ検査符号としてはいかなるビット列も用いることができる。一方，Blu-ray Disc等で広く用いられているラン長制限符号RLL(1,7)に対応して，パリティ検査符号を用いるためには，パリティ検査符号についてもラン長制限を満たす必要がある。

このように，本発明で解決しようとする課題は，ラン長制限符号を用いた超解像ディスクに対応した誤りパターンを明らかにするとともに，ラン長制限規則に沿ったパリティ検査符号を提供することにある。これらによって，超解像ディスクの信号誤りを低減し，信頼性の向上を図ることが本発明の目的である。

まず，3次元ピット選択方式の超解像ディスクに対して，誤りパターンの特異性について述べる。

図２は，3次元ピット選択方式の超解像ディスクの再生信号を模式的に表したものである。図に示すように，常解像信号では光学分解能よりも小さなマークの振幅はゼロであり，超解像信号は光学分解能よりも小さなマークからも大きな信号振幅が得られる。超解像ディスクの再生時に得られる信号は両者を加算したものになる。一方，3次元ピット選択方式ディスクのように熱エネルギーを利用して超解像効果を得る媒体では，熱応答遅れの分だけ超解像信号に遅れ（図中のΔ,以下NR_Delayと呼ぶ）が生ずる。このように，振幅と位相の異なる２つの信号が加算された再生信号では良好なデータ再生は望めない。超解像信号に着目すると常解像信号はクロストークであると考えることができる。超解像信号の振幅をSs，常解像信号の振幅をSnとしたとき，振幅比Sn/Ssを常解像クロストークNRCT（Normal Resolution CrossTalk）と呼ぶことにする。

超解像信号と常解像信号の信号振幅のマーク長依存性を調べるために，FDTD（Finite Differential Time Domain）法によって電磁界計算を実施した。ディスク構造としては非特許文献１に示されているものを用い，光スポットの中心に最近接の記録マーク内の相変化記録膜が一様に溶融するというモデルを用いて，高パワー時（超解像＋常解像）の再生信号振幅を求め，記録マークが全て結晶相であるとして低パワー時（常解像）の再生信号振幅を求めた。繰り返し信号のマーク長と信号振幅の関係を計算した結果を図３に示す。図中の超解像信号の振幅は，高パワー再生時の再生信号から低パワー時の再生信号を減算して求めたものである。RLL(1,7)変調符号を用いた場合，最短マーク長（2T）が150nmの場合に，直径120mmのディスクにて記録容量が約25GBになる。3次元ピット選択方式ディスクを用いれば4倍の容量100GB，すなわち最短マーク長が37.5nmの場合でも2T信号の振幅が得られていることが判る。このとき最長マーク8Tのマーク長は150nmとなる。マーク長が150nmでは，常解像信号の振幅の方が，超解像信号の振幅よりも約6dB大きいことが判る。

100万T以上の長さのコードデータ信号，所謂ランダムパターン信号を計算してビットエラー率を求めるにはFDTD法は計算時間とメモリの問題で適用できない。以下，非特許文献１に記載の計算方法に従ってランダムパターン信号を計算する。常解像信号については良く知られた線形回折計算によりインパルスレスポンスを求め，これをRLL(1,7)符号の2値データ列と畳み込み演算をしてランダムパターンの再生信号を計算することができる。超解像信号については，図４に示す計算モデルによって再生信号を計算することができる。ここでは，光ビームの中心近傍の強度が強い領域（半径Rm）と記録マークが重なった領域が溶融し，他の場所と異なる反射率になると仮定した。ガウス分布で近似した光スポットの強度分布と溶融領域の反射率応答を積算することによって，超解像信号を計算することにした。

ビタビ復号法は再生信号のS/Nを実効的に向上することができる優れた２値化方法であり，光ディスク装置やHDD等に広く実用化されている。ビタビ復号法では，PRクラスで定義されるインパルスレスポンスを基準として2値化ビット列と畳み込み演算を行うことによって目標信号を求める。全ての2値化ビット列の中から，再生信号に最も近い目標信号を与える2値化ビット列を最も確からしいものとして選択して，2値化結果を得る。したがって，ビタビ復号法では再生信号に近い目標信号が得られるようなPRクラスを選択することが望まれる。一方，前述のように，超解像ディスクからの再生信号には，分解能の高い超解像信号の成分と，分解能の低い常解像信号の成分が含まれ，両者の比率は常解像クロストーク量NRCT値によって定められる。NRCT値は再生パワーの変動やデフォーカス，媒体の感度むら等によって増減するものである。したがって，超解像ディスクに用いるビタビ復号法のPRクラスとしては，できるだけ広い範囲のNRCT値に対応して良好なビットエラー率が得られるものを選択する必要がある。NRCT値の変化によって再生信号の形態は変化するため，ここでは，種々のPRクラスを比較することによって，超解像ディスクに好適なPRクラスを探索することにした。

図５は，ランダムパターン信号の計算結果を示している。ここでは，Blu-ray Discの光学系を用いるものとして波長405nm，開口数0.85とした。符号としてはBlu-ray Discに用いられる17PP符号，検出窓幅T=50nm（35GB容量に相当），レーザ雑音等のホワイトノイズを超解像信号振幅の-20dB，常解像信号に現れるディスクノイズを-20dB，常解像クロストークNRCT=+9dB，常解像信号の位相ずれNR_Delay=-1Tとした。図中には，ランダムパターンの生信号と，15Tapの自動等化器を備えるPR(1,2,1)，PR(1,2,2,1)，及びPR(1,2,2,2,1)クラスのビタビデコーダで再生した信号を示している。PRクラスごとに自動等化されている様子がわかる。

図６はPR(1,2,1)クラスについて，NRCT値を+6dB，+9dB，+12dBの場合についてビットエラーが発生したパターンと頻度をまとめたものである。図中のパターンの表記は非特許文献２に従うものである。NRCT値の増加に応じてビットエラー率は増加するが，誤りパターンはエッジシフトを表す{+}または{-}だけに局在していることが判る。

図７と図８は，同様な結果をそれぞれPR(1,2,2,1)とPR(1,2,2,2,1)クラスについて，まとめたものである。NRCT値の増加に応じて，{+}または{-}以外のパターンについてもビットエラーの発生が認められるが，誤りパターンはエッジシフトを表す{+}または{-}が最も頻度が大きいことが判る。

図９は図５と同様な結果をそれぞれPR(1,2,2,1)，PR(1,3,3,1)，PR(1,4,4,1)，及びPR(1,5,5,1)クラスについてまとめたものである。PRクラスの変化に応じて，図中では下側にいくほど2T信号の分解能を大きくするように自動等化されている様子が判る。

図１０はPR(1,2,2,1)，PR(1,3,3,1)，PR(1,4,4,1)，及びPR(1,5,5,1)クラスについて，NRCT値が+6dB，+9dB，+12dBの場合のビットエラー率をまとめたものである。一般の光ディスクに用いられるリードソロモンエラー訂正符号では，ランダムビットエラーについての訂正限界はビットエラー率にして約10^-４である。図に見られるように，どのクラスを用いてもNRCT値が+9dBの場合にビットエラー率が10^-2以上となるため，エラーが訂正できずに再生エラーとなることが判る。

図１１は，以上に示した各PRクラスについて，NRCT値とビットエラー率の関係を求めたものである。検出窓幅，ホワイトノイズ，ディスクノイズ，NR_Delayの各値は前述のものと等しい。図に見られるように，NRCT値が6dBから9dBの範囲で各クラスともビットエラー率が10^-４を超える。ここで検討したPRクラスの中では，PR(1,2,1)が最もビットエラー率が小さく，次いでPR(1,5,5,1)，PR(1,4,4,1)，PR(1,3,3,1)，PR(1,2,2,1)，PR(1,2,2,2,1)の順であることが判る。図５及び図９に示したように，この順番は2T信号の分解能が大きい順である。図６から図８に示した誤りパターンの頻度から，分解能とシフトが異なる常解像信号の影響によって発生する誤りパターンはエッジシフトが支配的であり，PR(1,2,1)やのPR(1,5,5,1)のように，2Tの分解能を大きくするようなPRクラスでは，エッジ部の前後の目標信号レベルが離れていることから，エッジシフトによるエラーが比較的発生し難いことに起因するものと考えられる。別の言葉で言うと，誤りパターンがエッジシフトに局在する再生信号に対しては，1エッジシフトに対するユークリッド距離が相対的に大きいほどエラーが発生し難いと言うこともできる。

以上に述べたように，ラン長制限に従う符号を用いる超解像ディスクの再生信号に対して，エッジシフトが誤りパターンとして支配的であることを明らかにした。こうしたビット誤りを訂正するには，リードソロモン方式のエラー訂正符号を用いると効率が悪い。なぜなら，前述のようにリードソロモン方式のエラー訂正符号では，ラン長制限された符号をデコードした後にバイト単位（一般的な光ディスクは全てこれに従う）のシンボルとして演算処理を行う。このとき，通常インターリーブを解く処理等も同時に実施されるため，リードソロモン方式のエラー訂正処理においては，光ディスク上に形成されたマークやスペースの連続するパターンの情報は消失しているからである。このような場合，非特許文献２に示されるパリティ検査符号を用いることが好ましい。パリティ検査符号を用いるエラー訂正処理では対データの演算結果と対応するパリティ検査符合の表す結果を照合し，不整合が生じている場合には，データ中からエラー頻度の高いパターンを抽出して訂正処理を行うことができるからである。

より詳細なデータパターンの選択方法及びラン長制限符号に対応するパリティ検査符号の実例については，実施例を用いて説明をする。

本発明のデジタル情報の再生方法によって，3次元ピット選択方式等の超解像ディスクからデータを再生する際に，エラー発生頻度に応じた効率的なビットエラーの訂正が実施できる。

本発明のデジタル情報の再生方法を実現するための，より具体的な技術内容を以下に実施例を用いて説明する。その内容は，(1)誤りパターンの詳細，(2)ラン長制限に沿ったパリティ検査符号の提供，(3)再生処理手順及び回路構成の詳細，(4)本発明のパリティ検査符号を用いたエラー訂正方法の効果の実証，である。

まず，誤りパターンに関して，より詳細に説明する。
図１２は，シミュレーションに用いた記録データパターンの詳細を示すものである。これは17PP変調に従う64kB分のユーザデータに相当する。以下，光ディスク上に物理的に形成された記録マークあるいはピットをデジタル値“1”で表すものとし，スペース部はデジタル値“0”で表すものとする。図は，記録マークの前後のエッジに対するパターンごとにデータ中に含まれる個数をまとめたものである。記録マークの前エッジに関しては，記録マーク長をｍとし，先行するスペース長をｓとして表し，ｍとｓが2T,3T,4T,及び5T以上の場合の１６ケースについて示したものである。記録マークの後エッジに関しても同様に，記録マーク長をｍとし，後続するスペース長をｓとする16ケースについて示しており，全てのエッジを表すことができる。

図１３は，PR(1,2,1)クラスを用いた時のビットエラーの発生頻度を図１２のパターンに分けて表したシミュレーション結果である。計算条件は前述と同様であり，Blu-ray Discの光学系を用いるものとして波長405nm，開口数0.85とし，符号としてはBlu-ray Discに用いられる17PP符号，検出窓幅T=50nm，ホワイトノイズ＝-20dB，ディスクノイズ＝-20dB，常解像クロストークNRCT=+9dB，常解像信号の位相ずれNR_Delay=-1Tとした。図中では，記録マークの前後エッジが左側に（時間的に前方へ）シフトしてエラーした場合と右側に（時間的に後方へ）シフトした場合のエラーについて場合わけして示した。ここでは，記録パターンに基づいてエラー頻度を表している。エラー頻度は図１２に示した全パターンの中のエラーが発生した比率である。

図中にハッチングで示したパターン，すなわち記録マークの前エッジでは先行スペースが5T以上の場合，記録マークの後エッジでは記録マークが5T以上の場合について，共に左側にエッジがシフトしてエラーするケースだけが観測された。これらの誤りパターンにおいて，エッジシフトの方向は常解像信号の位相ずれの方向に一致しており，長いスペースの後の記録マーク，及び長い記録マークの後のスペースにおいて符号間干渉が大きくなることから，常解像信号の影響が強く現れるものと考えられる。本発明では，このように一部の誤りパターンだけに着目し，かつエッジシフトの方向についても制限を加えることによって，誤りパターンの選択を精度よく実施することができる。

図１４及び図１５は図１３と同様な計算をそれぞれPR(1,2,2,1)クラス,及びPR(1,2,2,2,1)クラスについて実施した結果である。PR(1,2,2,1)クラス（図１４）においては図１３と同様に，支配的な誤りパターンは，記録マークの前エッジでは先行スペースが5T以上の場合，記録マークの後エッジでは記録マークが5T以上の場合であって，共に左側にエッジがシフトするパターンであることが判った。一方，PR(1,2,2,2,1)クラス（図１5）においては，より多くの箇所でビットエラーの発生が見られる。しかしながら，支配的なビットエラーの発生箇所は比較的に少なく，かつ他のPRクラスを用いた場合と同様に左側にエッジシフトが発生している。

これらのPRクラスによるビットエラー率と発生パターンの違いは，主として，エッジシフトに対するユークリッド距離の違いに起因している。図２２はPRクラスとビットエラー率及びエッジシフトに対するユークリッド距離の関係を示したものである。ここでは，PRクラスを表すパラメータをａとして，PR(1,a,1)，PR(1,a,a,1)，PR(1,a,a,a,1)の各クラスに対して比較を実施した。図２２(a)はパラメータａとエッジシフトに対するユークリッド距離の関係を示す。図２２(b)はユークリッド距離とビットエラー率の関係を計算した結果である。図に見られるように，クラスによらず，ユークリッド距離が大きいほどビットエラー率が小さくなることが判る。これは，超解像ディスクのビットエラーがエッジシフトに局在することから，エッジシフトに対応するユークリッド距離が大きいクラスほど誤り確率が小さくなることを反映した結果である。

以下，本発明のデジタル情報の再生方法による効果について説明では，最もビットエラー率が小さなPR(1,2,1)クラスについて詳細な記述をするが，ディスク媒体によってはPR(1,2,2,2,1)クラスが適している場合がある。ここに示すシミュレーション結果は図４に示した計算モデルに基づくため，超解像信号成分の振幅はマーク長によらずほぼ一定となる。しかしながら，ディスク媒体の構造によっては，熱干渉や熱応答の遅れによって，マーク長が短くなるにしたがって超解像信号成分の振幅が低下することが考えられる。こうした場合に，PR(1,2,1)のように2T信号の分解能が大きなPRクラスを用いると，等化器によって2T信号のブースト量を大きくしなければならず，結果として，高域のノイズも同時に増大させて，全体的なS/Nを低下させてしまう。したがって，PR(1,2,2,2,1)クラスのように2T信号の振幅がゼロになるようなクラスの方が適している。本発明の骨子は，超解像光ディスクにおいて，発生するビットエラーが特定のエッジパターンに集中することを見出したことであり，ディスク媒体とPRMLクラスに応じて定まるビットエラーパターンから，エラーの主因となるパターンを適宜定めることによって，良好なビットエラーの訂正が可能になることである。再生に用いるPRMLクラスについてはディスク媒体の特性に応じて適宜選択する必要があり，ここに示した実施例に従えば，容易にPRMLクラスの選択とビットエラーの特徴パターンを抽出が可能なはずである。

次に，ラン長制限に従うパリティ検査符号について実施例を述べる。
図１６は，本発明のパリティ検査符号の設定方法とそのパターンを示す実施例の説明図である。最短ラン長は2Tを仮定している。ここでは，ディスク上に形成するビット列をLビット単位にブロック分割し，それぞれにPビットのパリティ検査符号を付加する。最も簡素な方法は，パリティ符号に使う情報として，対応するLビットのデータ中に含まれる“１”の数（Check Sum）を使う方法である。図１６(c)に示すように，パリティ符号として4ビットのビット列を用い，Check Sumが偶奇の場合に対応して“X00Y”と“X11Y”を用いることができる。ここでビット“X”,“Y”はそれぞれ“1”か“0”の値をとり，“X”は先行するデータブロックの最後のデジタル値，“Y”は後続するデータブロックの最初のデジタル値である。こうすることによって，パリティ検査符号と前後のデータブロックを含めて最短ラン長2Tの制限を満たすようにできる。なお，最短ラン長が３Tの符号に従わせるには，同様にしてパリティ検査符号として，“X000Y”と“X111Y”を用いればよい。本実施例では最も簡素なケースとしてCheck Sumを用いた場合を示したが，非特許文献２に示されるようにパリティ検査符号が表すデータとしては，例えば生成多項式g(x)=１＋ｘ＋ｘ^２＋ｘ^４を用いる4ビットデータを用いることもできる。これらの詳細については記述しないが，これは光ディスクのフォーマットに用いられるエラー検査符号（EDC）の技術と同様であり，関連する技術分野の技術者ならば生成方法や検査方法等について熟知しているはずである。

次に，本発明のデジタル情報の再生方法の処理手順について，フローチャートと回路ブロック図を用いて説明する。

図１７は本発明のデジタル情報の再生方法の処理手順を示すフローチャートである。先ず初めに，図１６（ｂ）に示したデータ及びパリティ検査符号からなるブロックについて，データブロックのCheck-Sum値を算出し，パリティ検査符号の示す結果と照合する。結果が不整合の場合には，図１３に示したデータパターンから，エッジシフトの方向が所定の方向（エラーして左側にエッジシフトしたので，再生データから検出されるエッジシフト量は右側になることに注意）であって，エッジシフトの大きさが最大になるパターンを検索する。条件に合致するパターンが見つかった場合には，エラーした可能性が高いビットを一意に同定できるので，これを修正する。こうした処理をデータブロックが終了するまで繰り返す。以上によって，パターンの検出精度が高く，すなわち訂正の信頼性が高い優れたパリティ検査が実施できる。

図１は本発明のデジタル情報の再生方法を実現するのに好適な回路のブロック構成を示す。図において，再生信号51は再生信号処理回路20内のビタビ復号器21によって2値化データ列52に変換される。パリティ検査回路22は，図１７に示した手順によってデータブロックの内容とパリティ検査符号の内容を照合して結果を，訂正器27に送る。一方，エッジ検出器23は2値化データ列52から記録マークの前後エッジを検出し，エッジシフト評価器24にエッジ位置を指示する。エッジシフト評価器24は指示されたエッジ位置でのエッジシフト相当量を算出し，結果をパターン判定器25に送る。パターン判定器25は2値化データ列52から図１３に示した記録マークの前後エッジのパターンを識別し，エラー発生頻度が高いパターンを抽出すると共に，エッジシフト相当量の符号を判定して発生頻度の高い誤りパターンであると判断した場合には，エッジ位置とエッジシフト相当量を最大エッジシフト選択器26に送る。最大エッジシフト選択器26では所定のパターンであって，かつエッジシフトの方向が誤り易い方向に一致したパターンの中から，エッジシフト相当量が最大となるエッジ位置を選択し，結果を訂正器27に送る。訂正器27では，パリティ検査回路22が判断した結果から，訂正が必要と判断した場合，かつ最大エッジシフト選択器26で有効なパターンが選択された場合には，当該エッジのビット値を訂正する。ここで，本発明では，データパターンに応じて，かつビタビ復号に沿った形式でエッジシフト相当量を定める手法として，非特許文献３に記載のV-SEATを使うことを想定している。エッジシフト相当量については，所謂ジッター値やその他の評価指標を用いることも当然可能である。

ここで，V-SEATの定義について補足説明をする。V-SEATは「Virtual-state-based-Sequenced Error for Adaptive Target」の略である。ここでは，説明の簡略化のため，PRMLの目標レベルが固定の場合について述べる。

V-SEATにおけるエッジシフトの測定概念は，正しい２値化ビットパターンと，1ビットシフトした２値化ビットパターンに対するそれぞれの目標波形と再生信号とのユークリッド距離を計測するものである。ユークリッド距離の算出は，各時刻において再生信号と目標信号の差の２乗値を加算することにより求めることができる。

図２３はV-SEATの計算モデルを示している。図中では，記録マークを“W”，正しい目標マークを“T”, 左右にそれぞれ1Tだけエッジシフトしたマークを “L” と “R”として表している。ここで，距離 “W→T”がエッジシフトに相当する量であり，これは検出窓幅に相当する距離“L→ T” または“R→T”によって規格化される。これらの距離はPRMLの手法に沿ってユークリッド距離として算出する。これを拡張エッジシフトDと呼び，次式にて定義される。

ここでt_n はn番目のエッジに相当する時刻であり，SE はシーケンスエラーであって，次式により算出される。

である。ここで，W, T, L, R はそれぞれ対応する記録マークに対応する再生波形もしくは目標波形である。EDはユークリッド距離を示しており，次式で算出される。

拡張エッジシフトD は，タイムインターバルアナライザ等で計測する通常の時間方向のエッジシフトと同様に扱うことができる。したがって，平均エッジシフトとジッターは次式で算出できる。

この手法は２つの目標L と R を同時に用いることが特徴である。これらはラン長制限にとらわれない仮想的なステート（この場合は1T）を含む。

V-SEATは再生信号に対応してPRMLの目標レベルが適応的に追従する適応型PRMLにも対応している。本発明では固定目標レベルのPRMLについての計算結果を示すが，これは適応型PRMLを使った場合でも同様の処理にて対応できる。このときV-SEATも可変目標レベルに対応させることが望ましい。適応型PRMLを用いる場合の目標信号レベルの算出方法について説明する。図２４は，V-SEATを適応型PRMLに対応する場合の計算モデルである。1-7変調の場合を考えると，図においてビットパターン“R”が1Tを含む仮想的なステートを含んでいる。これに直接対応する目標レベルはPRMLデコーダ内部に存在しないが，図に示すように，ラン長制限に従う２つのビットパターン“T₀”と“T₁”の平均レベルであると考えれば算出可能である。こうした考え方は目標信号レベルがPRクラスとビットパターンの線形畳み込みによって算出されるというPRMLの基本概念を前提としたものである。

次に，本発明のデジタル情報の再生方法による効果について説明する。
図１８は，本発明のデジタル情報の再生方法によるビットエラー率の低減効果を示す計算結果である。ここでは，図１６に示したデータブロックとパリティ検査符号の構成を用い，データブロックの単位を L＝69ビットとし，P=4ビットのパリティ検査符号を付加した。計算条件は上と同じとし，PR(1,2,1)クラスについてNRCT値とビットエラー率の関係を調べた。パリティ検査と訂正の手法は前述のとおりである。本発明の手法によって，NRCT値に対して約1.8dBのゲインが得られることが判った。

図１９は図１８と同じ計算を検出窓幅T=25nm（75GB容量に相当）の条件で実施した結果である。図１８に比較して，同じビットエラー率となるNRCT値が大きくなっているのは，高密度化によって，常解像信号の成分が長マークだけに現れるようになり，相対的に影響が小さくなるためである。ここでも，本発明の手法によって，NRCT値に対して約1.6dBのゲインが得られることが判った。

図２０は図１９と同じT=25nmの条件にて，ホワイトノイズとビットエラー率の関係を計算した結果である。ここではNRCT=+6dBとした。エッジシフトに対してランダムなシフト影響を及ぼすホワイトノイズの増加に対しても，本発明の手法によってビットエラー率の低減効果が見られ，ホワイトノイズ値に対しても約1.0dBのゲインが得られることが判った。

最後に本発明を実施するのに好適な光ディスク装置の構成について述べる。図２１は，本発明のデジタル情報再生方法を搭載した光ディスク装置の構成例を示す模式図である。装置に装着された光ディスク媒体100は，スピンドルモータ160により回転される。再生時には，CPU140によって指令された光強度になるようにレーザパワー／パルス制御器120が光ヘッド110内のレーザドライバ116を介して半導体レーザ112に流す電流を制御し，レーザ光114を発生させる。レーザ光114は対物レンズ111によって集光され，光スポット101を光ディスク媒体100上に形成する。この光スポット101からの反射光115は対物レンズ111を介して，光検出器113で検出される。光検出器は複数に分割された光検出素子から構成されている。再生信号処理回路130は，光ヘッド110で検出された信号を用いて，光ディスク媒体100上に記録された情報を再生する。本発明は図１に示した回路ブロックとしてシステム制御回路200に内蔵される。こうした構成によって，本発明の光ディスク装置は，超解像ディスクからデータ再生を実現することができる。

本発明は，超解像効果を使った大容量光ディスク媒体のデータ再生方法に関しており，それに対応する光ディスク装置に用いられる。

本発明のデジタル情報再生方法を実現する回路のブロック構成を示す図。超解像ディスクの再生信号を示す摸式図。繰り返し信号のマーク長と信号振幅の関係をFDTD法で計算した結果を示す図。本発明の光ディスク媒体の光学計算のモデル図。超解像ディスクの再生信号をビタビ復号器で処理した波形を示す図。超解像ディスクのエラーパターンを示すシミュレーション結果の図。超解像ディスクのエラーパターンを示すシミュレーション結果の図。超解像ディスクのエラーパターンを示すシミュレーション結果の図。超解像ディスクの再生信号をビタビ復号器で処理した波形を示す図。超解像ディスクのビットエラー率のシミュレーション結果の図。常解像クロストーク量とビットエラー率の関係を示すシミュレーション結果の図。計算に用いたデータに含まれるパターン数を示す図。超解像ディスクのビットエラーパターンとエッジシフト方向を示す計算結果の図。超解像ディスクのビットエラーパターンとエッジシフト方向を示す計算結果の図。超解像ディスクのビットエラーパターンとエッジシフト方向を示す計算結果の図。本発明のパリティ検査符号の構成を示す図。本発明のエラー訂正方法を示すフローチャート。本発明によるビットエラー率の改善効果を示す計算結果の図。本発明によるビットエラー率の改善効果を示す計算結果の図。本発明によるビットエラー率の改善効果を示す計算結果の図。光ディスク装置の構成例を示す模式図。 PRクラスとビットエラー率及びユークリッド距離の関係を示す図。 V-SEATの計算モデルを示す図。適応型PRMLに対応する場合のV-SEATの計算モデルを示す図。

符号の説明

１００光ディスク
１０１光スポット
１１０光ヘッド
１１１対物レンズ
１１２半導体レーザ
１１３光検出器
１１４レーザ光
１１５反射光
１１６レーザドライバ
１２０レーザパワー／パルス制御器
１３０再生信号処理器
１４０ＣＰＵ
１６０スピンドルモータ

Claims

長さＬの情報ビットと長さＰのパリティ検査ビットの組が交互に配置され，前記情報ビットと前記パリティ検査ビットは共にラン長制限符号規則に沿ったものであり，前記パリティ検査ビットは対応する前記情報ビットに予め定められた演算処理を施して得られた検査情報を表しているデジタル情報の再生方法であって，
情報の再生時に，前記情報ビットに前記演算処理を施して得られた結果と，前記パリティ検査ビットの検査情報を照合する工程と，
前記照合の結果，両者が不整合であるとき，前記情報ビットの中から，最も誤り確率の高いビットパターンを抽出し，これを修正する工程とを有し，
前記修正するビットパターンは前記情報ビットの中の“1”と“0”の切り替わり部，即ちエッジ部であり，
前記最も誤り確率の高いビットパターンの抽出は，
前記情報ビットの中からエッジ部を抽出する工程，
前記エッジ部の前後の“0”の連続数と“1”の連続数からビットパターンを判別する工程，
前記エッジ部のエッジシフト相当量を計測する工程，
前記ビットパターンを予め定められた登録ビットパターンと照合する工程，
前記照合の結果，前記ビットパターンが前記登録ビットパターンに一致する場合に，前記エッジシフト相当量の符号が，前記登録ビットパターンごとに定められた登録エッジシフト符号と一致するか否か判定する工程，
前記判定の結果，前記ビットパターンのエッジシフト相当量の符号が，前記登録エッジシフト符号と一致する場合に，ビットパターンの位置とエッジシフト相当量の絶対値を保持することによって，前記情報ビットの中から登録ビットパターンと登録エッジシフト符号の中から最も前記エッジシフト相当量の絶対値の大きなビットパターンの位置を抽出する工程
を経て行われることを特徴とするデジタル情報再生方法。
請求項１に記載のデジタル情報再生方法において，
前記ラン長制限符号規則から最短ラン長が2T（Tは検出窓幅）であり，
Xを前記パリティ検査ビットに先行する情報ビットの最後のビット値と等しいデジタル値，Yを前記パリティ検査ビットに後続する情報ビットの最初のビット値と等しいデジタル値とするとき，前記パリティ検査ビットは，当該パリティ検査ビットに先行する情報ビットに含まれる“1”の数の偶奇情報に対応して，“X00Y”又は“X11Y”を用いることを特徴とするデジタル情報再生方法。
請求項１に記載のデジタル情報再生方法において，情報記憶媒体上に前記情報ビット“1”と“0”とをそれぞれ物理的に判別可能なマークとスペースとして形成し，前記登録ビットパターンは，最短ラン長より長いマークの前エッジ及び最短ラン長より長いスペースに先行するマークの後エッジであることを特徴とするデジタル情報再生方法。
請求項１に記載のデジタル情報再生方法において，情報記憶媒体上に前記情報ビット“1”と“0”とをそれぞれ物理的に判別可能なマークとスペースとして形成し，前記登録ビットパターンは，最短ラン長より3T（Tは検出窓幅）以上長いマークの前エッジ及び最短ラン長より3T以上長いスペースに先行するマークの後エッジであることを特徴とするデジタル情報再生方法。
請求項１に記載のデジタル情報再生方法において，前記登録ビットパターンごとに定められた登録エッジシフト符号は全て同じ符号であることを特徴とするデジタル情報再生方法。