JP2012138147A

JP2012138147A - デジタルデータ記録再生方法、光情報記録再生方法、及び光情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2012138147A
Application number: JP2010289120A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hoshisawa; 拓星沢
Original assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP5564415B2

Abstract

【課題】高符号化率を実現するため線形フィードバックシフトレジスタで生成される擬似乱数を用いた変調方式を用いた場合、ＤＣバランスが取れ無い場合があるといった課題があった
【解決手段】高データ転送レートを実現しつつ、任意のページデータに対して確実にＤＣバランスを取るため、ＤＣバランスを改善する数ビットのデータを排他論理和で加算する。
【選択図】図８

Description

本発明は、デジタルデータを記録媒体に記録、又は記録媒体から再生する方法、特にホログラフィを用いて記録媒体に記録、記録媒体から再生する方法及び装置に関する。

現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ（ＢＤ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となってきた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｃＤｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。

しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。

次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。

ホログラム記録技術とは、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録媒体に記録する技術である。

情報の再生時には、記録時に用いた参照光を記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。

再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。

ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラムの記録を行い、さらに参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることができ、従来の角度多重記録方式に比べて記録密度／容量を増大させる技術が記載されている。

また、ホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。

以上のようなホログラム記録のためのデータフォーマットとして、例えば「Holographic Data Storage」（非特許文献１）に記載のものがある。本文献には、１ページデータ内のＯＮピクセルとＯＦＦピクセルの数を等しく（以下、ＤＣバランスと記す。）し、高データ転送レートを実現するための方法として、線形帰還シフトレジスタで生成される擬似乱数を利用したデータ変調方式について記述されている。またＤＣバランスを考慮する理由は、全ページデータで同一のＤＣ（ＯＮピクセル数とＯＦＦピクセル数の比）を持たせ、ホログラム記録時の露光時間の計算を簡素化するためと説明されている。

特開２００４−２７２２６８号公報ＷＯ２００４−１０２５４２号公報

Kevin Curtis他「Holographic Data Storage」、WILEY、P.252、2010年

ところで、非特許文献１に記載される従来の線形フィードバックシフトレジスタで生成される擬似乱数を用いた変調方式を用いた場合、ページデータに依ってはＤＣバランスが取れ無いといった課題があった。

本発明の目的は、任意のページデータに対し、より正確にＤＣバランスが取れる変調方式を提供することである。

本発明の目的は、その一例として、
デジタルデータの列に含まれる０と１の数を等しくするＤＳＶ制御を行い、
ＤＳＶ制御は、デジタルデータ列のＤＳＶを最小とする定数とデジタルデータ列とを排他論理和することで行うことや、
記録時、ＤＳＶ制御前のデジタルデータ列のＤＳＶが最小値である場合、該デジタルデータ列のＤＳＶ制御をスキップし、ＤＳＶ制御前のデジタルデータ列のＤＳＶが最小値でない場合、デジタルデータ列のＤＳＶ制御を実行することや、
再生時、デジタルデータ列からデジタルデータ列のＤＳＶを最小とする定数を検出し、ＤＳＶ制御に使用された定数が０である場合、デジタルデータ列のＤＳＶ制御をスキップし、ＤＳＶ制御に使用された定数が０でない場合、デジタルデータ列のＤＳＶ制御を実行することや、
再生時、上記デジタルデータの列とフィードバックレジスタから生成される擬似乱数列とを排他論理和するスクランブル回路と、
スクランブル回路でスクランブルされたデジタルデータ列のＤＳＶを最小とする定数を算出するサブマイコンと、
スクランブル回路でスクランブルされたデジタルデータ列とサブマイコンで算出された定数とを排他論理和するＤＳＶ制御回路を有すること
で解決できる。

本発明によれば、高データ転送レートを実現しつつ、任意のページデータに対して確実にＤＣバランスを取ることができる。

光情報記録再生装置の実施例を表す概略図光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表す概略図光情報記録再生装置のデータ記録時の動作フローを表すフロチャート光情報記録再生装置のデータ再生時の動作フローを表すフロチャート第２スクランブルの最適s2検索アルゴリズムを表すフロチャート光情報記録再生装置内の信号生成回路の実施例を表す概略図信号生成回路内の第１スクランブル回路の一部の実施例を表す概略図信号生成回路内の第１スクランブル回路の一部の実施例を表す概略図信号生成回路内の第２スクランブル回路の実施例を表す概略図

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。

光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。

ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、パソコン等の外部制御装置９１からインターフェース回路９０を経由して入力された記録対象となる情報信号は、コントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。

光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系１２にて生成する。ここで位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出、信号処理回路８５によって信号を再生され、インターフェース回路９０を経由して外部制御装置９１に出力される。

光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。

ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。

ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。

光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。

また、ピックアップ１１、そして、ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。

ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。

従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。

また、ピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。

図２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉＯＮＢｅａｍＳｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。

ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、信号光２０６として働き、ビームエキスパンダ２０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２０９，リレーレンズ２１０，ＰＢＳプリズム２１１を透過して空間光変調器２１２に入射する。

空間光変調器２１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２１１を反射し、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ２１５によって光情報記録媒体１に集光する。

一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光２０７として働き、偏光方向変換素子２１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１７ならびにミラー２１８を経由してガルバノミラー２１９に入射する。ガルバノミラー２１９はアクチュエータ２２０によって角度を調整可能のため、レンズ２２１とレンズ２２２を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。

このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２１９によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。

以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。

図３は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ２２３によって角度調整可能なガルバノミラー２２４にて反射させることで、その位相共役光を生成する。

この位相共役光によって再生された信号光は、対物レンズ２１５、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光はＰＢＳプリズム２１１を透過して光検出器２２５に入射し、記録した信号を再生することができる。

図４は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。

図４（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図４（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図４（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。

図４（ａ）に示すように媒体を挿入Ｓ４０１すると、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別Ｓ４０２を行う。

ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出しＳ４０３、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。

コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理Ｓ４０４を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了Ｓ４０５する。

準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図４（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信Ｓ４０６して、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。

その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理Ｓ４０７を事前に行い、シーク動作Ｓ４０８ならびにアドレス再生Ｓ４０９を繰り返しながらピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。

その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアＳ４１０し、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録Ｓ４１１する。

データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイＳ４１２し、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアＳ４１３を行う。

準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図４（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理Ｓ４１４を事前に行う。その後、シーク動作Ｓ４１５ならびにアドレス再生Ｓ４１６を繰り返しながらピックアップ１１ならびに位相共役光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。

その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出し、外部制御装置９１にデータ送信Ｓ４１７する。

次に本実施例における符号化方法について図５、図６を用いて説明する。図５は、図１の信号生成回路８６内部における図４（ｂ）のＳ４０６の動作フローを示す。また図６は、図１の信号処理回路８５内部における図４（ｃ）のＳ４１７の動作フローを示している。

先ず記録時の詳細動作について述べる。１ページ分のユーザデータを受信Ｓ５０１すると、複数のデータ列に分割、再生時エラー検出が行えるように各データ列をＣＲＣ化Ｓ５０２し、ＤＣバランス化と同一パターンの繰り返しを防ぐためデータ列に擬似乱数データ列を加える第１スクランブルＳ５０３を施し、再度ＤＣバランス化を図るため特定のデータ列を加える第２スクランブルＳ５０４を施した後、リード・ソロモン符号等の誤り訂正符号化Ｓ５０５を行う。誤り訂正に使用する誤り訂正符号は組織符号であり、符号化で得られるパリティデータ列のＤＣはスクランブル化されたデータ列のＤＣに類似すること、つまりＤＣバランスの取れた情報データ列を誤り訂正符号化するとＤＣバランスが取れた誤り訂正符号に変換されること、が望ましい。次にこのデータ列をＭ×Ｎの２次元データに変換し、それをページデータ分繰返し１ページ分の２次元データＳ５０６を構成する。このように構成した２次元データに対して再生時に基準となるマーカーを付加Ｓ５０７し、空間光変調器３０８にデータを転送５０８する。

次に再生時の詳細動作について述べる。まず光検出器３１８から取得した画像データが信号処理回路８５に転送Ｓ６０１される。画像のマーカーを基準に画像位置を検出Ｓ６０２し、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪みを補正Ｓ６０３、この補正画像に対して２値化処理Ｓ６０４を行い、マーカーを除去Ｓ６０５することで２次元データを取得Ｓ６０６する。その後記録時と逆の過程により２次元データを１次元データに変換した後、誤り訂正処理Ｓ６０７を行ってパリティデータ列を取り除く。次に第２スクランブル解除処理Ｓ６０８、第１スクランブル解除処理Ｓ６０９を施し、誤り検出処理Ｓ６１０を行ってＣＲＣパリティを削除した後にユーザデータをインターフェース回路９０経由で外部制御装置９１に転送Ｓ６１１する。

図５の記録データフローで行われる第１スクランブルデータ化Ｓ５０３、第２スクランブルデータ化Ｓ５０４について説明する。本説明では便宜上ＣＲＣ化された１データ列の長さがユーザデータ４０９６バイト、ＣＲＣパリティ４バイトからなる４１０４バイトであるとする。また＋が表す加算は排他論理和を用いて行われる。

式１は第１スクランブルデータ化Ｓ５０３での処理内容を表す。Y(x)の係数を並べたデータ列を第１スクランブルデータ列とする。

Y(x) = C(x) + S1(x)・・・・・・・・・・・・・・・・・・式１

ただし、
C(x) = c₀x⁴¹⁰³ + c₁x⁴¹⁰² + … + c₄₁₀₂x + c₄₁₀₃・・・・・・・・式２
S1(x) = s1₀x⁴¹⁰⁴ + s1₁x⁴¹⁰³ + … + s1₄₁₀₃x + s1₄₁₀₄・・・・・式３

C(x)：ＣＲＣ化データ列（c₀, c₁, …, c₄₁₀₃）を係数とした４１０３次の多項式。
S1(x)：線形帰還シフトレジスタが生成する擬似乱数データ列（s1₀, s1₁, …, s1₄₁₀₄）を係数とした４１０４次の多項式、s1₀は線形帰還シフトレジスタの初期値、又は初期値の一部。

式４は第２スクランブルデータ化Ｓ５０４での処理内容を表す。Z(x)の係数を並べたデータ列を第２スクランブルデータ列とする。

Z(x) = Y(x) + S2(x)・・・・・・・・・・・・・・・・・・式４

ただし、
S2(x) = s2x⁴¹⁰⁴ + s2x⁴¹⁰³ + … + s2x + s2・・・・・・・・式５

S2(x)：定数s2を全項の係数とした４１０４次の多項式。

図６の再生データフローで行われる第１スクランブル解除Ｓ６０９、第２スクランブル解除Ｓ６０８について説明する。

式６は第２スクランブルデータ解除Ｓ６０８での処理内容を表す。図６の処理フローが示すように本処理は誤り訂正後に行われる。そのため、スクランブル解除するデータにはエラーは含まれず、式４の第２スクランブルデータ列を係数とするZ(x)に一致する。

Y(X) = Z(x) + S2(x)・・・・・・・・・・・・・・・・・・式６

ただし、
S2(x)：第２スクランブルデータ化で使用した定数s2を全項の係数とした４１０４次の多項式。またs2はZ(x)の４１０４次の項の係数z₀とS1(x)の４１０４次の項の係数s1₀から式７で求められる。

s2 = z₀ + s1₀・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式７

式８は第１スクランブルデータ解除Ｓ６０９での処理内容を表す。

C(X) = Y(x) + S1(x)・・・・・・・・・・・・・・・・・・式８

ただし、
S1(x)：第１スクランブルデータ化で使用した線形帰還シフトレジスタから生成される擬似乱数データ列（s1₀, s1₁, …, s1₄₁₀₄）を係数とした４１０４次の多項式。

ここで第１スクランブルデータ化Ｓ５０３の初期値と第２スクランブルデータ化Ｓ５０４の定数s2の詳細について説明する。

第１スクランブルデータ化Ｓ５０３の目的は、ＤＣバランス化と同一パターンの繰り返しの防止である。同一パターンの繰り返しはページ内だけでなく、クロストークの影響が大きい同ブックの前後ページや隣接ブックの同一角で記録されるページ、で防げることが望ましい。第１スクランブルデータ化の初期値は、１ページ内の各データ列で異なり、隣接ブックの同一角で記録されるページや同ブックの前後ページの同一箇所に記録されるデータ列で使用される初期値とも異ならせたい。そのため、初期値はデータ列単位で割り当てられたアドレスや、ブック番号、ページ番号とデータ列番号の組み合わせ、等を利用して決定又は生成する。

第２スクランブルデータ化Ｓ５０４の目的は、第１スクランブルデータ化Ｓ５０３同様のＤＣバランス化である。ただし第１スクランブルデータ化Ｓ５０３のＤＣバランスは、初期値と線形帰還シフトレジスタで決定される擬似乱数データ列を、対象とするＣＲＣ化データ列に加えることで行われるため、確率2^4105*8で起こり得るＣＲＣ化データ列と擬似乱数データ列とが同一であったとき等、ＤＣバランス化が図れない場合がある。そこで第２スクランブルデータ化Ｓ５０４は第１スクランブルデータ列のＤＣを確認し、必要に応じて実施する。この第２スクランブルデータ化Ｓ５０４では８ビットのバイトデータを並べて構成される第１スクランブルデータ列の８つのビット列のＤＣをそれぞれ計算し、ＤＣが０に近づくようにビット列の極性を反転することで行われる。ビット列の極性反転は、極性反転するビット列をs2に設定することで実現できる。以下に例を示す。

ＯＮピクセルに相当する１を＋１とし、ＯＦＦピクセルに相当する０を−１として数え、第１スクランブルデータ列のＤＣが＋１００、ビット７のビット列のＤＣが＋５０、ビット６のビット列のＤＣが＋２０、ビット５からビット１のビット列のＤＣが０、ビット０のビット列のＤＣが＋３０である場合、ビット７のビット列を極性反転し、ビット７のＤＣを−５０することで、第２スクランブルデータ列のＤＣを０とすることする。このときのs2値は80h(1000_0000b)となる。またビット６とビット０のビット列を極性反転し、ビット６とビット０のビット列のＤＣをそれぞれ−２０、−３０することでも、第２スクランブルデータ列のＤＣを０とすることができる。このときのs2値は41h(0100_0001b)である。

尚、本実施例では第２スクランブルデータ化Ｓ５０４を８ビットの定数s2を用いて行っているが、本ビット数は４ビット、１６ビットや３２ビットでも構わない。

図８に図５の信号生成フローの信号処理を実現する回路構成を示す。インターフェース回路９０にユーザデータの入力が開始されると、インターフェース回路９０はコントローラ８９にデータ入力が開始されたことを通知する。コントローラ８９は本通知を受け、信号生成回路８６にインターフェース回路から入力される１ページ分のデータを処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン８０９を経由し、信号生成回路８６内サブコントローラ８０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ８０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン８０１を介して各信号処理回路の制御を行う。先ず、メモリ制御回路８０３に、データライン８１０を介してインターフェース回路９０から入力されるユーザデータをメモリ８０２に格納するよう制御する。メモリ８０２に格納されたデータがある一定量に達すると、ＣＲＣ演算回路８０４でメモリ８０２に格納されたデータをＣＲＣ化する制御を行う。次にメモリ８０２に格納されたＣＲＣ化されたデータを、第１スクランブル回路８０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブル化が実施され、第１スクランブルでのＤＣ調整結果を考慮し、第２スクランブル回路８０６で定数を加えるスクランブル化が行われ、本スクランブル化と同時に誤り訂正符号化回路８０７においてパリティを付加する誤り訂正符号化処理が行われる。メモリ８０２に格納された誤り訂正符号化されたデータは、空間光変調器３０８上の２次元データの並びでピックアップインターフェース回路８０８に読み出され、再生時に基準となるマーカーを付加された後、ピックアップ１１に転送される。

図９と図１０に第１スクランブル回路８０５の構成の一例を示す。図９が示すように第１スクランブル回路８０５は排他論理和９０１とｒ０からｒ１５のシフトレジスタ９０３からなる、タップを１５、１４、１２と３番目とするフィボナッチ線形帰還シフトレジスタで構成されているシフトレジスタ９０３は“ｒ０からｒ１４”が“ｒ１からｒ１５”の入力、ｒ１５、ｒ１４、ｒ１２とｒ３の排他論理和がｒ０の入力になっている。本線形帰還シフトレジスタは0001hからFFFFhの範囲の値を２^１６−１ステップで巡回し、ｓ７からｓ０の擬似乱数を生成する。本シフトレジスタの初期値には第１スクランブルの対象となるＣＲＣ化データ列に割り当てられたアドレスのＬＳＢ１５ビット（ａ１５，ａ１４，．．．，ａ０）と定数1bを用いる。ｒ１５の初期値に定数1bを割り当てる理由は、シフトレジスタ９０３に0000hが設定されることを防ぐためである。また１ステップ毎に本フィボナッチ線形帰還シフトレジスタのｒ７からｒ０から８ビットの擬似乱数データが出力され、内ｒ７、ｒ５、ｒ３とｒ１からの出力値は否定（インバータ）９０２で極性反転し出力される。本極性反転の理由は、シフトレジスタ９０３の値に０又は１が多く含まれる場合、本フィボナッチ線形帰還シフトレジスタの性質上、０又は１を多く含む擬似乱数データが連続して出力されることを防ぐためである。図１０は８ビットのＣＲＣ化データ（ｄ７からｄ０）にフィボナッチ線形帰還シフトレジスタから出力された８ビットの擬似乱数データ（ｓ７からｓ０）を排他論理和９０１で重畳し、第２スクランブルデータ化ｓ５０４で必要となる第１スクランブル化データ列の各ビット列のＤＳＶを計算するために、ＤＳＶ演算回路１００１〜１００８に入力した後、８ビットの第１スクランブル化データ（ｓｄ７からｓｄ０）として出力することを示している。ＤＳＶ演算回路１００１〜１００８内では、第１スクランブル化データ列の入力開始時にＤＳＶカウンタは初期値０が設定され、その後、入力される第１スクランブル化データ（ｓｄ７〜ｓｄ０）の対象となるビット値が０の場合、内部で保持されるＤＳＶカウンタを−１するデンクリメント処理を行い、１の場合、ＤＳＶカウンタを＋１するインクリメント処理が行われる。本説明で用いた例では第１スクランブル化データ列長は４１０５バイトであるため、各ＤＳＶ演算回路のＤＳＶカウンタは−４１０５から４１０５の値を保証する１４ビット以上で構成される。本ＤＳＶ演算回路１００１〜１００８内で求められたカウンタ値は第１スクランブル化データ列の各ビット列のＤＳＶとしてサブコントローラ８０１（マイコン）に引き渡される。

本説明ではs2算出処理はサブコントローラ８０１を用いて行うと説明したが、別回路を設けてs2算出処理を行っても構わない。

図７は第２スクランブル回路８０６内で、第１回スクランブル回路８０５で求めた各ビット列のＤＳＶを使い、ＤＣバランス化のために重畳する定数s2をサブコントローラ８０１で求める方法を示したフロチャートである。

本フロチャート内で使用するパラメータは、s2の他にカウンタ、保管ＤＳＶ、計算ＤＳＶの４種類があり、カウンタはs2と同じビット数で構成、つまり本説明では８ビットで構成され、保管ＤＳＶは０から（第１スクランブル化データ列の長さ×データのビット数）／２＋１の数を保持できるビット数、本説明では０から４１０５×８／２＋１の数が取り扱える１５ビットで構成され、計算ＤＳＶは（第１スクランブル化データ列の長さ×データのビット数×極性数）が計算できるビット数、本説明では−４１０５×８から４１０５×８の数が取り扱える１７ビットで構成される。

s2の計算は、初期化処理としてs2のビット数と同じ８ビットのカウンタをリセットＳ７０１、s2値をリセットし、第１スクランブル化データ列の各ビット列のＤＳＶを足し合わせたＤＳＶの絶対値を初期ＤＳＶとして保管Ｓ７０２する。次に保管されたＤＳＶの値が０か否かを確認Ｓ７０３し、０であった場合、その時点のs2値がＤＳＶを０とする値として本処理を終了する。０でなかった場合はカウンタを＋１するインクリメントＳ７０４を行い、本カウンタ値をs2として用いた場合のＤＳＶを計算Ｓ７０５、計算して求められたＤＳＶの絶対値と保管されているＤＳＶの大きさを比較Ｓ７０６する。比較した結果、計算されたＤＳＶが保管ＤＳＶよりも小さかった場合、カウンタ値をs2として、計算されたＤＳＶの絶対値を新たにＤＳＶとして保管する。それ以外の場合にはs2、保管ＤＳＶ共に更新されずそのまま保持される。最後にカウンタ値を確認Ｓ７０８し、本カウンタ値が最終値である２５５である場合には、00h(0000_0000b)からFFh(1111_1111b)の全s2のＤＳＶ値を確認し終えたため、その時点のs2値がＤＳＶを最小とする値として本処理を終了する。それ以外の場合、再度保管されたＤＳＶの値が０か否かを確認Ｓ７０３するところから処理を繰り返す。

このようにサブコントローラ８０１で求められたＤＳＶを最小とするs2は、第２スクランブル回路８０６に通知され、図１１の第２スクランブル回路で式４の演算に相当する処理が行われる。第２スクランブル回路はs2を保持する８個のレジスタ１１０１と排他論理和９０１で構成される。ｓｄ０からｓｄ７から入力される第１スクランブル化データ列は逐次s2値と排他論理和され、結果、本第２スクランブル回路からｍｄ０からｍｄ７として期待されたＤＳＶを持つ第２スクランブル化データ列が出力される。

またサブコントローラ８０１で求められたＤＳＶを最小とするs2が初期値の00h(0000_0000b)であった場合、第２スクランブルデータ化ｓ５０４で得られる第２スクランブル化データ列は第１スクランブル化データ列と同じであるため、サブコントローラ８０１は第２スクランブル回路８０６での第２スクランブル化ｓ５０４処理をスキップすることができる。

本説明では第１スクランブル処理や第２スクランブル処理を８ビット単位で行ったが、１６ビット、３２ビットや６４ビット単位で行っても構わない。またデータ列長を４１０５バイトとしたが、２キロバイト、８キロバイト程度であっても構わない。

なお、本実施例ではＤＳＶ値が0を目標とし説明してきたが、目標のＤＳＶ値からの差分が小さければ良く、目標のＤＳＶ値については、0に限られない。また、本実施例では、角度多重方式を例に示したが、その他の多重方式（例えばシフト多重方式）にも応用できる。

１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・位相共役光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、
８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、９０・・・インターフェース回路、９１・・・外部制御回路、
２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、
２０４・・・１／２波長板、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、
２０６・・・信号光、２０７・・・参照光、
２０８・・・ビームエキスパンダ、２０９・・フェーズ（位相）マスク、
２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・偏光ビームスプリッタ、
２１２・・・空間光変調器、２１３・・・リレーレンズ、２１４・・・空間フィルタ、
２１５・・・対物レンズ、２１６・・・偏光方向変換素子、２１７・・・ミラー、
２１８・・・ミラー、２１９・・・ミラー、２２０・・・アクチュエータ、
２２１・・・レンズ、２２２・・・レンズ、２２３・・・アクチュエータ、
２２４・・・ミラー、２２５・・・光検出器、
８０１・・・サブコントローラ、８０２・・・メモリ、８０３・・・メモリ制御回路、
８０４・・・ＣＲＣ演算回路、８０５・・・第１スクランブル回路、
８０６・・・第２スクランブル回路、８０７・・・誤り訂正符号化回路、
８０８・・・ピックアップインターフェース回路、８０９・・・制御用ライン、
８１０・・・データライン

Claims

２値のデジタルデータの記録を行うデジタルデータ記録再生方法において、
上記デジタルデータの列に含まれる０と１の数を等しくするＤＳＶ制御を行い、
該ＤＳＶ制御は、該デジタルデータ列のＤＳＶを０とする定数と該デジタルデータ列とを排他論理和することで行うこと
を特徴とするデジタルデータ記録再生方法。
請求項１のデジタルデータ記録再生方法において、
記録時、ＤＳＶ制御前の該デジタルデータ列のＤＳＶが０である場合、該デジタルデータ列のＤＳＶ制御をスキップし、
ＤＳＶ制御前の該デジタルデータ列のＤＳＶが０でない場合、該デジタルデータ列のＤＳＶ制御を実行すること
を特徴とするデジタルデータ記録再生方法。
請求項１のデジタルデータ記録再生方法において、
再生時、前記ＤＳＶ制御は、該デジタルデータ列から該デジタルデータ列のＤＳＶを最小とする前記定数を検出すること
を特徴とするデジタルデータ記録再生方法。
２値のデジタルデータの記録を行う光情報記録再生方法において、
上記デジタルデータの列に含まれる０と１の数を等しくするＤＳＶ制御を行い、
該ＤＳＶ制御は、該デジタルデータ列のＤＳＶを０とする定数と該デジタルデータ列とを排他論理和することで行うこと
を特徴とする光情報記録再生方法。
２値のデジタルデータの記録を行う光情報記録再生装置において、
再生時、上記デジタルデータの列とフィードバックレジスタから生成される擬似乱数列とを排他論理和するスクランブル回路と、
該スクランブル回路でスクランブルされた該デジタルデータ列のＤＳＶを最小とする定数を算出するサブマイコンと、
該スクランブル回路でスクランブルされた該デジタルデータ列と該サブマイコンで算出された該定数とを排他論理和するＤＳＶ制御回路を有すること
を特徴とする光情報記録再生装置。