JP2019160370A - 情報記録再生装置及び情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度化による光スポットの分解能を超えた領域での記録マークのエッジシフトを求めることによって、データの安定な再生が可能となる記録することができる情報記録再生装置を提供する。【解決手段】情報記録媒体に光ビームを照射し、反射光を検出した再生信号を出力する光ヘッドと、再生信号から記録された２値化信号を復号する再生信号復号回路と、２値化信号を用いて検出パターンごとのエッジを所定量変化させた理想再生波形を求め、再生信号と前記理想再生波形の信号差が最小になる変化量を求めることによってエッジのずれであるエッジシフト量を検出する。【選択図】図１

Description

本開示は、情報が光学的に記録可能な情報記録面を有する情報記録媒体に対して、高密度記録をより安定に実現するための記録補償を精度良く実行する情報記録再生装置及び情報記録再生方法に関する。

これまで、映像やデータ等を保存する情報記録媒体として、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（以下ＢＤ）などが使用されている。最近では、ＢＤは、重要なデータを信頼性の高いシステムで長期的に保存するデータアーカイバーにも使用されている。データアーカイバーは、主に業務用として発売されている商品で、より多くのデータが保存できるように、さらなる高密度化が必要とされている。

情報記録媒体は、情報記録媒体の記録層に記録マーク及びスペースを形成することで情報が記録される。情報記録媒体に対する記録は、記録する情報に基づいて、レーザ光を強度変調した記録パルスを記録層に照射し、記録マークを記録することで行う。また、情報記録媒体からの記録された情報の再生は、記録層に形成された記録マーク及びスペースに、出力パワーの低いレーザ光を照射し、記録マーク及びスペースの光学特性、例えば反射率の差から得られた再生信号を信号処理することで行う。

情報記録媒体の記録再生を行う情報記録再生装置は、記録された記録マークを再生した再生信号の誤りが少なくなるように、記録マークにおける始端、及び終端のエッジ位置を調整する記録補償を行う。

高密度化のために、記録マーク及びスペースの長さを短くすると、再生信号の振幅は小さくなり、さらに符号干渉の影響で、記録マーク及びスペースの組合せにより再生信号に差が生じる。そのため、再生信号処理方法として、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式等を適用することが有効とされている。ＰＲＭＬ方式で再生信号を波形等化して、符号間干渉の影響を軽減することで、記録補償はより精度良く行うことができる。

例えば特許文献１では、再生信号をＰＲＭＬ方式で復号された最尤ビット列における記録マークのエッジに着目し、エッジ部において最尤ビット列のビットがシフト、もしくはエッジ部を含む記録マーク全体として最尤ビット列のビットがシフトする最も誤りやすいビット列である、誤りビット列を生成し、最尤ビット列及び誤りビット列に対応した各目標信号と再生信号とのユークリッド距離の差に基づいて、エッジシフトを評価する。これにより、記録補償の対象とする記録マークである自マークのエッジ部における再生信号、あるいは、記録マークと隣接するスペース長の範囲までの再生信号を用いて、エッジ部のエッジシフトを直接検出している。

特開２０１１−２３０６９号公報

高密度化に伴い、光スポットの分解能を超えた領域での記録マークのエッジシフトを求めることによって、データの安定な再生が可能となる記録することができる情報記録再生装置、及び情報記録再生方法を提供する。

本開示の情報記録再生装置は、情報記録媒体に光ビームを照射し、検出した反射光に基づく再生信号を出力する光ヘッドと、前記再生信号から記録された２値化信号を復号する復号回路と、前記２値化信号に基いて検出パターンにおけるエッジ位置を所定量変化させた期待値信号を生成し、前記再生信号と前記期待値信号の信号差から記録されたマークに対するエッジシフト量を検出するエッジシフト検出回路と、前記エッジシフト量に基づいて、前記情報記録媒体に対して、記録マークにおける始端、及び終端のエッジ位置を調整する記録回路を備える。

本開示における情報記録再生装置は、高密度記録における記録補償を実行することにより、記録情報のエラーレートが低減する記録条件を求めることができ、より安定した記録及び再生を可能とする。

実施の形態１における情報記録再生装置を示す図 実施の形態１における記録補償を行う記録パルスを説明する図 記録マークの長さを変化させた場合の再生波形の変化を示す図 再生波形と畳み込み演算によって計算された理想波形の差の総和を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における情報記録再生装置１００の構成を示すブロック図である。情報記録再生装置１００は、情報記録媒体１０１、再生信号復号回路１１１、記録補償回路１１４、記録回路１１９を備える。

情報記録再生装置１００は、ユーザデータを情報記録媒体１０１に記録するとともに、記録したユーザデータを情報記録媒体１０１から再生する。情報記録媒体１０１は、光学的に情報の記録再生が行われる情報記録媒体であり、例えば光ディスクである。

再生信号復号回路１１１は、プリアンプ１０３、ＡＧＣ１０４、アナログイコライザ１０５、Ａ／Ｄコンバータ１０６、デジタルイコライザ１０７、復号器１０８、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｏｋｅｄ Ｌｏｏｐ）１０９、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１１０を備える。

記録補償回路１１４は、情報記録制御回路１１２、エッジシフト検出回路１１３を備える。記録補償回路１１４は、デジタルイコライザ１０７から出力される波形等化された再生信号と、復号器１０８から出力された２値化信号とを受け取る。

記録回路１１９は、光ヘッド１０２、レーザ駆動回路１１５、記録パワー設定回路１１６、記録パルス生成回路１１７、記録パターン生成回路１１８を備える。

光ヘッド１０２は、対物レンズを通過したレーザ光を情報記録媒体１０１の記録層に収束させ、その反射光を受光して、情報記録媒体１０１に記録された情報を示す再生信号を生成する。

プリアンプ１０３は、光ヘッド１０２からの再生信号を所定のゲインで増幅する。

ＡＧＣ１０４は、あらかじめ設定された目標振幅になるように、Ａ／Ｄコンバータ１０６から出力される再生信号の振幅が一定となるように再生信号の振幅を増幅してアナログイコライザ１０５へ出力される。

アナログイコライザ１０５は、再生信号の高域のノイズ成分を除去されＡ／Ｄコンバータ１０６へ出力される。

Ａ／Ｄコンバータ１０６は、ＶＣＯ１１０から出力されるクロックを用いて再生信号をサンプリングすることでアナログ信号をデジタル信号へ変換させる。

デジタルイコライザ１０７は、Ａ／Ｄコンバータ１０６でデジタル変換された再生信号を、記録時および再生時の再生信号の周波数特性が、あらかじめ設定されている周波数特性（例えば、記録密度に応じたＭＴＦ（Ｍｕｔｕａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性から所望のＰＲ特性となるように再生信号の周波数、位相を調整する。

復号器１０８は、デジタルイコライザ１０７から出力された波形等化された再生信号を復号し、２値化信号を生成する。復号器１０８は、例えばビタビアルゴリズムを用いた復号などである。

ＰＬＬ１０９は、再生信号と復号器１０８出力の２値化信号を用いて、ＰＬＬ制御に必要な位相誤差量を検出する。

ＶＣＯ１１０は、ＰＬＬ１０９で検出された位相誤差量に応じたクロックを生成する。

エッジシフト検出回路１１３は、前記波形等化された再生信号と、前記２値化信号における記録マークのエッジ位置を所定量変化させた理想再生波形との信号差が最小になるエッジ位置を検出する。

情報記録制御回路１１２は、記録パルス条件を調整するために、再生信号復号回路１１１、記録補償回路１１４、記録回路１１９の情報記録再生装置における各部を制御する。また、情報記録制御回路１１２は、記録パルス条件の調整時において、記録パターンの選択及び記録再生動作を制御する。情報記録制御回路１１２は、光ヘッド１０２の光学条件（レーザ光の波長、開口数ＮＡ）で決定される光学分解能を超えた記録密度である記録マーク又はスペースが少なくとも１つ以上含む記録データが情報記録媒体１０１に記録されるように、記録回路１１９を制御す。また、情報記録制御回路１１２は、設定した記録マークの長さに応じた最適な信号処理になるように再生信号復号回路１１１の制御を行う。

また、情報記録制御回路１１２は、エッジシフト検出回路１１３からエッジシフト量を受取り、情報記録媒体１０１に対して、複数の記録条件で前記記録データの記録再生動作を行う。さらに情報記録制御回路１１２は、各記録条件に対して測定されるエッジシフト量差と、情報記録制御回路１１２の内部に記憶されている目標値とを比較し、前記目標値に最も近い記録条件を判断する。

記録パターン生成回路１１８は、指定された記録データをＮＲＺＩ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ Ｉｎｖｅｒｔｉｎｇ）の記録マーク及びスペースに変換する。
記録パルス生成回路１１７は、情報記録制御回路１１２で変更される記録パラメータを基に、ＮＲＺＩ信号に従って記録パルス列を生成する。
記録パワー設定回路１１６は、情報記録媒体１０１に記録する際の各記録パワー設定を行う。

レーザ駆動回路１１５は、記録パルス生成回路１１７で生成された記録パルス列、及び記録パワー設定回路１１６設定される記録パワーに従って、光ヘッド１０２のレーザ発光動作を制御する。

図２に、情報記録再生装置１２０において、情報記録媒体１０１に記録された記録マークを再生した再生信号の誤りが少なくなるように、記録マークにおける始端、及び終端のエッジ位置を調整する記録補償を行う記録パルスを示す。このような記録パルスを用いることによって情報記録媒体１０１に対して、指定された記録データを記録することができる。

図２において、記録パワーＰｗは、記録マークの形成に必要となる加熱効果のあるピークパワーＰｐ、冷却効果のあるボトムパワーＰｂ及びクーリングパワーＰｃと、スペース部における記録パワーであるスペースパワーＰｓにより構成される。ピークパワーＰｐ、ボトムパワーＰｂ、クーリングパワーＰｃ及びスペースパワーＰｓは、レーザ光の消光時に検出される消光レベルを基準レベルに対して設定される。各記録パワーのレベルは、記録マーク長に応じてそれぞれ設定されても良い。

また図２において、ｄＴ１は、記録マークの始端エッジを変化させるパラメータ、ｄＴ２及びｄＴ３は、記録マークの終端エッジを変化させるパラメータである。記録マークの長さを変化させる場合は、ｄＴ１を変化させる方向と、ｄＴ２及びｄＴ３を変化させる方向を逆方向に設定する。これにより、記録パルスの長さが変化するため、記録される記録マークの長さが変化する。記録マークの位相を変化させる場合は、ｄＴ１を変化させる方向と、ｄＴ２及びｄＴ３を変化させる方向を同一方向に設定する。これにより、記録パルスが全体的に同じ方向に変化するため、記録される記録マークの位相が変化する。

高密度化のために、記録マーク及びスペースの長さを短くすると、光スポットの分解能を超えた領域に入ってしまい、再生信号の振幅は小さくなり記録マークとスペースの変化点が非常に不明瞭なものとなってしまう。高密度化された状態においても、正確な記録マークの誤差を求めることができるエッジシフトを検出する。

エッジシフトの検出には、記録データである２値信号、その２値信号を記録再生したときの再生信号、及び理想再生信号が必要となる。２値信号は、復号器１０８で復号された２値化信号を用いる。又は、記録パターン生成回路１１８で生成されたＮＲＺＩ信号を用いてもよい。

再生信号としては、デジタルイコライザ１０７によって所望の周波数特性を持つＰＲ等化を行われたものを用いる。２値信号と、情報記録媒体１０１に記録再生を行なって得られた再生波形について、それぞれフーリエ変換を行い、次に、フーリエ変換を行った結果を除算することによって、記録データから再生波形までの伝達特性を求め、前記除算結果を逆フーリエ変換することで、１チャネルビットのデータに対する応答波形であるインパルス応答を得ることができ、記録データとインパルス応答とで畳み込み演算を行うことによって前記理想再生信号を得ることができる。又は、前記理想再生信号は、記録データとＰＲ等化目標値とで畳み込み演算を行うことによって得られたものを用いてもよい。

前記畳み込み演算を行うときに、記録データにおける記録マークの長さや位相を所定量変化させながら前記理想再生信号を得る。

図３に、最も短い記録マークを例に、マークの長さを所定量変化させながら理想再生信号を求めた場合における再生波形の変化の様子を示す。図３において、自マーク３０５はエッジシフト検出対象の記録マーク、前スペース３０２は自マーク３０５の前にあるスペース、前マーク３０１は自マーク３０５の前にある記録マーク、後スペース３０３は自マーク３０５の後ろにあるスペース、後マーク３０４は自マーク３０５の後にある記録マーク、理想再生波形３０６は記録データとインパルス応答とで畳み込み演算より得られたものである。

図３より、自マーク３０５を長くすると理想再生波形３０６が上側に大きくなり、逆に自マーク３０５を短くすると下側に小さくなることから、理想再生波形を特定のパターンに限って変化させることが可能であることがわかる。

図４は、前記再生信号と前記理想再生信号の二乗誤差の総和を示す。だたし、記録されたマークの長さを変えながら計算し、前スペースが１０チャネルビットで記録マークが２チャネルビットのものを例とする。

また、図４におけるマークシフト量は、“−”はマークが短くなることを、“＋”はマークが長くなることをそれぞれ示し、調整の分解能である“ｄｉｖ”については、１チャネルビットを３２分割したものとする。図４より、マーク長の長さの変化によって検出されるエッジシフト量（以下、マークシフト量と記す）の変化に対して、二乗誤差が二次関数的に変化していることが分かる。

誤差の最小点は、理想波形に最も近くなり、理想波形を実現するマーク長シフト量を求めることができ、また、マークが記録されている位置及び位相を変化させながら実際の再生波形との二乗誤差が最小になる点を求めることができ、記録マークが正しい位置に対してどれだけシフトしているかについて測定できることが分かる。

このエッジシフト検出をマーク長とスペース長の組み合わせで、それぞれに対して演算することによって、高密度記録に伴う高符号間干渉やランダム性ノイズの影響を受けにくく、且つ、各マーク長がスペース長毎にシフトしている量を正確に測定することができる。

エッジシフト検出回路１１３から得られたエッジシフト量を元に、情報記録制御回路１１２により適切な記録補償を実行することで、記録情報のエラーレートが低減する記録条件を求めることができ、より安定した情報記録再生装置を提供することが可能となる。

本開示は、光ディスクに対してデータの記録再生を行う情報記録再生装置に適用可能である。

１００ 情報記録再生装置
１０１ 情報記録媒体
１０２ 光ヘッド
１０３ プリアンプ
１０４ ＡＧＣ
１０５ アナログイコライザ
１０６ Ａ／Ｄコンバータ
１０７ デジタルイコライザ
１０８ 復号器
１０９ ＰＬＬ
１１０ ＶＣＯ
１１１ 再生信号復号回路
１１２ 情報記録制御回路
１１３ エッジシフト検出回路
１１４ 記録補償回路
１１５ レーザ駆動回路
１１６ 記録パワー設定回路
１１７ 記録パルス生成回路
１１８ 記録パターン生成回路
１１９ 記録回路
１２０ 情報記録再生装置
３０１ 前マーク
３０２ 前スペース
３０３ 後スペース
３０４ 後マーク
３０５ 自マーク
３０６ 理想再生波形

Claims (6)

1. 情報を情報記録媒体に記録再生を行うことができる情報記録再生装置であって、
   前記情報記録媒体に光ビームを照射し、検出した反射光に基づく再生信号を出力する光ヘッドと、
   前記再生信号から記録された２値化信号を復号する復号回路と、
   前記２値化信号に基いて期待値信号を生成し、前記再生信号と前記期待値信号の信号差からエッジシフト量を検出するエッジシフト検出回路と、
   前記エッジシフト量に基づいて前記情報記録媒体に前記情報を記録するための記録条件を調整する記録補償回路とを備える情報記録再生装置。
2. 前記記録補償回路は、２値化信号を用いて検出パターンごとのエッジを所定量変化させた理想再生波形を求め、さらにそれらのうち、前記再生信号と前記理想再生波形の信号差が最小になる変化量をエッジシフト量とすることを特徴とする、請求項１に記載の情報記録再生装置。
3. 前記記録補償回路は、２値化信号を用いて検出マークにおけるマーク長及びマークの位置を所定量変化させた理想再生波形を求め、さらにそれらのうち、前記再生信号と前記理想再生波形の信号差が最小になる変化量をエッジシフト量とすることを特徴とする、請求項１に記載の情報記録再生装置。
4. 情報を情報記録媒体に記録再生を行なうことができる情報記録再生方法であって、
   前記情報記録媒体に光ビームを照射して検出した反射光に基づく再生信号から記録された２値化信号を復号する復号ステップと、
   前記２値化信号に基づいて期待値信号を生成し、前記再生信号と前記期待値信号の信号差からエッジシフト量を検出するエッジシフト検出ステップと、
   前記エッジシフト量に基づいて前記情報記録媒体に前記情報を記録するための記録条件を調整する記録補償ステップを備える情報記録再生方法。
5. 前記記録補償ステップは、２値化信号を用いて検出マークごとのエッジを所定量変化させた理想再生波形を求め、さらにそれらのうち、前記再生信号と前記理想再生波形の信号差が最小になる変化量をエッジシフト量とすることを特徴とする、請求項４に記載の情報記録再生方法。
6. 前記記録補償ステップは、２値化信号を用いて検出マークにおけるマーク長及びマークの位置を所定量変化させた理想再生波形を求め、さらにそれらのうち、前記再生信号と前記理想再生波形の信号差が最小になる変化量をエッジシフト量とすることを特徴とする、請求項４に記載の情報記録再生方法。