JP2648573B2 - 光学式記録媒体に記録されたパルス幅変調化データの幅を補償するための装置 - Google Patents

光学式記録媒体に記録されたパルス幅変調化データの幅を補償するための装置

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    • HELECTRICITY
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    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、事前補償(predistort
ion)の概念を利用して、デー夕が光学式記録媒体に書
き込まれている間に実際のパルス幅変調化データの幅を
補償することに係る。
【0002】
【従来の技術】パルス幅変調化データとは、記録媒体上
でのデータの表現としての複数(例えば、1対)の遷移
が、1つのデータ・ビット「1」又は「0」に相当する
データの形式をいう。すなわち、非遷移が、「0」及び
「1」のいずれかに対応する。このように、非遷移の状
態が情報を担持しているので、遷移相互間で発生した非
遷移の数を検出するためには、クロック信号を使用して
タイミング・ウインドウ(データ・セル)の幅を明らか
にする必要がある。このクロック信号は、データ・イン
信号と同期しなければならず、この同期は、普通は位相
ロック・ループによって行われる。好例が、米国特許第
3804992号に教示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】磁気記録のような通常
の環境では、パルス幅変調化記録は、均一となる(すな
わち、一の記録の全体を通して同じような精度と定義を
有する)傾向がある。データ遷移は、クロックを基準と
して、同じ方向に且つ小さな量だけシフトする傾向があ
る。従って、データ・イン信号の時間シフトを追跡する
ように、位相ロック・ループによってクロックを制御す
ることができる。
【0004】光学式記憶装置では、データの表現が、光
を反射するピット(マーク又はスポット)の前縁及び後
縁であれ、変化する磁気又は光磁気特性の領域のサイズ
であれ、多くの要因が、単一記録におけるデータの表現
のサイズに変動をもたらす。この結果、パルス幅変調化
データ中の遷移が、記録特性によってかなりシフトする
ことがある。かかる記録シフトは、データの情報内容と
は無関係である。
【0005】前縁のデータ遷移と後縁のデータ遷移で
は、記録シフトが反対の方向にある。実際、パルス幅
は、タイミング又は情報の変化ではなく、記録現象の変
動によって変化する。こうした予想外のパルス幅の変動
のため、位相ロック・ループによってクロックをデータ
に対して正確に同期させることが困難となるので、これ
らの遷移からデータを復号するのに記録チャネル中で使
用されるタイミング・ウインドウを整列させることが困
難となる。
【0006】前述のように、前縁と後縁とを互いに反対
方向に大幅にシフトさせる潜在的な要因には、一定しな
いレーザ出力、焦点誤差、トラッキング誤差、記録媒体
の組成、レーザのドウェル時間(レーザの書き込み電流
がオンになっている時間)、記録媒体の感度などがあ
る。こうした要因の変動によって、ピットの前縁及び後
縁でタイミングの変動が起こる。例えば、レーザ出力が
大き過ぎるか、又は記録媒体の感度が予想より僅かに高
い場合は、ピットが所期のものより大きくなるために、
ピットの前縁が予想よりも早く現われることがある。ま
た、記録媒体の状態が同じである場合、ピットの後縁が
予想よりも遅く現われることがあり、そうすると、これ
らの前縁及び後縁を検出するタイミングを設定すること
が難しくなる。位相ロック・ループ中でクロックを調整
して、タイミング・ウインドウをどちらかの方向に移動
させるだけでは、こうした予想外のパルス幅の変動を補
償できず、従ってデータを検出する際に多数のエラーが
発生する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、データ
・イン信号は、その書き込み時に有効に復元される。媒
体上に書き込み中のデータ・イン信号の記録シフトを検
出するために同時読み取り・書き込み(書き込み中の読
み取り)技術を使用して、書き込み中のデータ・イン信
号の位相を、検出された記録シフトと反対方向に意図的
にシフトする。従って、このデータ・イン信号が再び読
み取られる場合、これはシフトされているようには見え
ない。このような事前補償は、データ・イン信号の書き
込み中にその前縁及び後縁を検出し、検出されたこれら
の前縁及び後縁のタイミングを当該データ・イン信号の
書き込み前の実際のタイミングと比較するとともに、こ
の比較結果に基づいて、当該データ・イン信号の位相を
検出された記録シフトと反対方向にシフトすることによ
って行われる。
【0008】
【実施例】パルス幅復元回路(参考例) 図1には、本発明の参考例としてのパルス幅復元回路が
示されている。同図において、記録媒体上のパルス幅変
調化記録信号から読み取られたデータ・イン信号が、線
10を介してNANDゲート12へ送られる。またその
反転信号が線14を介してNANDゲート16へ送られ
る。NANDゲート12及び16は、データ・イン信号
を通過させるように、フリップ・フロップ32によって
イネーブルされる。従って、一の時点では、NANDゲ
ート12及び16のうち、一方のNANDゲートしかイ
ネーブルされない。NANDゲート12がイネーブルさ
れると、データ・イン信号の前縁を通過させ、NAND
ゲート16がイネーブルされると、データ・イン信号の
後縁を通過させる。
【0009】NANDゲート12及び16は、単一ショ
ット・マルチバイブレータ(以下単に「単一ショット」
という)18及び20へそれぞれ接続されている。単一
ショッ卜18及び20からの前縁信号及び後縁信号は、
NORゲート28を通過して、フリップ・フロップ32
をトリガする。実際には、前縁信号及び後縁信号がフリ
ップ・フロップ32をトリガする前に、単一ショット1
8及び20がこれらの前縁信号及び後縁信号を遅廷させ
る。さらに、単一ショット20の出力パルスはその持続
時間が可変であるので、これを利用すると、前縁信号と
後縁信号の間のタイミングを調整することができる。こ
の機能は、後で説明するようにデータ・イン信号のパル
ス幅を復元するのに使用される。
【0010】フリップ・フロップ32からの線34及び
36上に現れる相補出力は、第2のフリップ・フロップ
40へ送られる。フリップ・フロップ40は、線42及
び44上に相補的なデータ・アウト信号を出力し、そし
てフリップ・フロップ32からの内容を受け取るよう
に、線68上のデータ・クロック・アウト信号によって
トリガされる。データ・クロック・アウト信号は、以下
で説明する位相ロック・ループによって生成される。
【0011】線28上に現れるNORゲート26の出力
は、位相検出器50にも送られる。位相検出器50は、
入力線28上の信号と、電圧制御発信器(VCO)66
から線68を介して送られるデータ・クロック・アウト
信号との位相差を比較する。位相検出器50は、線56
を介して加速信号を、また線58を介して減速信号を充
電ポンプ62へ送る。充電ポンプ62は、加速信号又は
減速信号に応じて、フィルタ64へ送る電流を増減す
る。フィルタ64は、加速信号と減速信号を累積して平
均を出す。フィルタ64は、電流を電圧へ変換するコン
デンサを備えている。フィルタ64からの電庄が、VC
O66からのデータ・クロック・アウト信号の周波数を
制御する。
【0012】要素50、62、64及び66からなる構
成は、充電ポンプ式位相ロック・ループとして周知であ
る。かかるループは、データ・イン信号中の前縁の遷移
と後縁の遷移による同時的な時間シフトを迫跡するため
に、データ・クロック・アウト信号68を生成する基準
手段である。線68上のデータ・クロック・アウト信号
は、フリップ・フロップ40をトリガする。線42及び
44上の相補的なデータ・アウト信号と線68上のデー
タ・クロック・アウト信号は、復号回路(図示せず)が
パルス幅変調化データを2進データへ変換するために使
用する。
【0013】データ・イン信号のパルス幅を復元するた
めに、線56及び58上の加速信号及び減速信号は、位
相差検出器60へそれぞれ送られる。位相差検出器60
は、位相ロック・ループによって碓立された、前縁及び
後縁の予想タイミングからの前縁及び後縁の実際のタイ
ミングの記録シフトの量を測定するものである。先に説
明したように、記録シフトは、前縁及び後縁を予想位置
に対して互いに反対の方向に移動させる。実際には、位
相差検出器60は、パルス幅変調化デー夕中の予想外の
パルス幅の変動分を検出する。
【0014】線10上のデータ・イン信号と線14上の
その反転信号は、ANDゲート70−76及びNORゲ
ート78−80によって、加速信号と減速信号の極性方
向を交互に変えて、加算ノード82へ送られる。各加速
信号及び減速信号ごとに、データが前縁又は後縁のどち
らによるものかに応じて、極性が制御される。このよう
に、各加速信号と各減速信号の差が、実際の前縁及び後
縁と予想された前縁及び後縁との間の記録シフトの量を
表す。
【0015】パルス幅の変動分を検出するため、AND
ゲート70及び72並びにNORゲート78は、パルス
幅が予想よりも広いとき、差動増幅器82へ加速信号及
び減速信号を出力する。ANDゲート74及び76並び
にNORゲート80は、パルス幅が予想よりも狭いとき
に同じことを行う。差動増幅器82は、加速信号と減速
信号を順次に受け取るので、その差動機能は有効に作用
しない。差動増幅器82は、NORゲート78からの信
号を通過させるとともに、NORゲート80からの信号
を通過させるように働く。加速信号と減速信号の持続時
間が、充電ポンプ88から低域通過フィルタ90への電
流流入の持続時間を制御する。実際には、多数の前縁と
後縁に対応する加速信号と減速信号の持続時間がフィル
タ90によって加算され平均が出されて、記録データの
予想外のパルス幅の変動分の測定値である幅訂正信号を
生成する。
【0016】単一ショット18及び20は、位相検出器
50によって適切な位相の比較が行なわれるように、公
称上1/2クロック・セル時間(連続するデータ・クロ
ック・アウト信号間の時間差の1/2)へ調整される。
低域通過フィルタ90は、線92を介して単一ショット
20へ幅訂正信号(制御電圧)を供給する。この幅訂正
信号は、NANDゲート16を介して送られる線14上
のデータ・イン信号の反転信号に応答して、単一ショッ
ト20からの出力パルスの持続時間を制御するものであ
る。言い換えれば、位相ロック・ループは、前縁信号を
線68上のデ一夕・クロック・アウト信号に対して適切
な位相に保ち、低域通過フィルタ90から単一ショット
20へ送られる幅訂正信号は、単一ショット20を制御
して、後縁信号をデータ・クロック・アウト信号に対し
て適切な位相にシフ卜させる。これによって、データ・
イン信号のパルス幅、すなわち線34及び36上の前縁
信号と後縁信号の間の時間が制御される。この間、線6
8上のデータ・クロック・アウト信号がフリップ・フロ
ップ40のクリア入力をストローブして、線42及び4
4上に相補的なデー夕・アウト信号を生ぜしめる。
【0017】パルス幅復元回路の別の好ましい参考例が
図2に示されている。パルス幅変調形式で記録されたデ
ータから検出されたパルスの前縁及び後縁を時間の順に
表わす信号が、線110を介してカウンタ112へ送ら
れる。線114上に現れるクロック・パルスは、カウン
タ112でカウントすべき信号を与える。カウンタ11
2は、連続する前縁及び後縁の間で受け取ったクロック
・パルスの数をカウントする。クロック・パルスのカウ
ントnが減算回路118へ送られ、そこで実際のカウン
トnからクロック・パルスの予想数mが差し引かれる。
減算回路118は、有効カウント論理装置124へn−
mのカウント値を供拾する。有効カウント論理装置12
4は、連続する遷移に相当するデータ・ストリームから
の結果のように、最小持続時間の前縁から後縁までのカ
ウントだけが測定されることを保証する。
【0018】n−mカウントは、ディジタル・アナログ
変換器(D/A)128によって、記録媒体上のピット
のサイズの差を表わす、線126上のアナログ誤差信号
へ変換される。線126上のアナログ誤差信号は、低域
通過フィルタ兼スケーラ130へ送られる。スケーラ1
30は、その周波数応答が可変ピット・サイズの原因を
表わすように設計されている。一般に、遷移速度が毎秒
「x」遷移の場合、この周波数応答は、適切な数のサン
プルを保証するように、毎秒X/50遷移以下に制限さ
れる。一層高速の技術は、前縁から後縁までの最短時間
よりも長い時間をサンプルするように計数論理を増大さ
せ、次にこれらの複数の時間を使用して一層高速のサン
プル速度で誤差信号を導き出すものである。
【0019】低域通過フィルタ兼スケーラ130の出力
は、予想された前縁及び後縁からの実際の前縁及び後縁
の(パルス幅の)変動分の測定値を表す。線132上の
この信号は、2重位相ロック・ループを構成する、正の
移相器134及び負の移相器136にそれぞれ印加され
る。移相器134及び136は、それぞれのループ内に
ある独立のクロックに、位相シフトを与える。これらの
クロックは、データ・パルスの前縁及び後縁を検出する
のにそれぞれ使用される。
【0020】別法として、図3のパルス幅復元回路で
は、パルス幅の変動分を訂正するために低域通過フィル
タ90(図1)からの幅訂正信号を単一ショット20へ
送るのと同じ態様で、線132上の信号を図1の単一シ
ョット20へ送って、パルス幅の変動分を訂正すること
ができる。
【0021】さらに別の参考例では、図1の単一ショッ
ト18及び20の両方を、図4に示すように可変式とす
ることができる。この場合、パルス幅の変動分を、低域
通過フィルタ兼スケーラ130中のスケーラによって2
つの部分に分割し、このように分割した各部分を幅訂正
信号として、可変式単一ショット18’及び20へそれ
ぞれ印加することができる。可変式単一ショット18’
は、図1の固定式単一ショット18の代わりに用いられ
る。
【0022】事前補償の概念を利用した同時読み取り・
書き込み回路(実施例) 図1及び図2の回路は、好ましくはレーザによって、パ
ルス幅変調形式で既に書き込まれたデータのパルス幅の
復元を行うために設けられる。一方、本発明の実施例に
相当する図5の回路では、事前補償の概念を利用して、
デー夕が媒体に書き込まれている間に実際のパルス幅を
訂正するようにしている。
【0023】すなわち、書き込むべきデータ・イン信号
は、線152を介してデー夕信号源150へ送られる。
データ信号源150は、理想的なデータ検出用の正確な
タイミングを持つ書き込み信号を発生する基準手段であ
る。データ信号源150は、符号化、同期化及び誤り訂
正コーディングを行なって書き込み信号を生成し、これ
を線154を介して可変式縁制御装置156へ与える。
縁制御装置156は、パルス幅、すなわちこの書き込み
信号の前縁と後縁の間のタイミング関係を事前補償(変
更)する。光学式記録媒体への書き込みを行っていると
き、かかる書き込み信号のパルス幅は、レーザ160の
ドウェル時間の長さを制御する。
【0024】縁制御装置156は、光学式記録プロセス
における非線形性に応じて、パルス幅を変更する。縁制
御装置156は、電圧に応動する一の可変式単一ショッ
ト及び一のANDゲートを含む。このANDゲートは、
線154上の書き込み信号及び当該単一ショッ卜の出力
を受け取る。この単一ショットは、線154上の書き込
み信号を受け取り、この単一ショットの出力パルスの持
続時間は、フィルタ188及びディジタル・アナログ変
換器(DAC)210からの信号によって制御される。
フィルタ188及びDAC220の機能については、以
下で説明する。動作に際し、この単一ショットは、この
ANDゲートを条件づけることにより、当該ANDゲー
トの出力パルスの一方の縁が線154上の書き込み信号
の一方の縁と同時に生じ、出力パルスの他方の縁がこの
書き込み信号の他方の縁に対し当該単一ショットの持続
時間だけ延長又は短縮されるようにしている。言い換え
ると、縁制御装置156は、線154上にある書き込み
信号のパルス幅を延長又は短縮するタイミング論理回路
を構成する。理想的には、この書き込み信号について行
われる事前補償は、その書き込み及び読み取りの後、記
録媒体からの検出信号が事前補償以前に存在したタイミ
ングを含むようなものである。
【0025】事前補償された書き込み信号が、GaAs
レーザ160などの放射エネルギー・ビーム生成装置に
よって記録媒体へ書き込まれる場合、光ダイオード・ア
レイ164が、記録媒体からの反射光を検出し、加算ノ
ード166によって加算された読み取り信号を除算器1
68へ送る。一方、除算器168は、線172を介して
モニタ・ダイオード170からレーザ強度の測定値を受
け取る。読み取り信号をモニタ・ダイオード170から
のレーザ強度の測定値で割ると、線174上に正規化さ
れた読み取り信号が与えられる。このことは、特開昭6
1−126643号(特願昭60−177783号)に
教示されている。正規化された読み取り信号は、等化及
びフィルタ回路178とデータ検出回路180によって
処理される。データ検出回路180から線186上に与
えられる読み取り信号は、図1の回路で使用するような
周知のデータ・イン信号である。
【0026】差動増幅器194は、線186上の読み取
り信号から線154上の書き込み信号を差し引く。この
書き込み信号と読み取り信号は、同じ振幅をもつ2進信
号である。かくて、これらの信号の差は、両者のパルス
幅の差の測定値である。この測定値が、フィルタ188
によって累積され、読み取り信号中の前縁及び後縁と書
き込み信号中の前縁及び後縁の平均変動分を表す電圧が
生成される。フィルタ188は、誤差信号の平滑化を行
うための低域通過フィルタである。そのフィルタ応答
は、読み取り信号の制御ループから得られる過渡応答
が、誤焦点過渡信号や記録媒体の変動などに起因する記
録シフトの変化に応答するように選ばれる。かくて、フ
ィルタ188は、線154上の書き込み信号と線186
上の読み取り信号の比較結果を表わす縁訂正(パルス幅
訂正)信号を供給する。
【0027】線196上の縁訂正信号は、縁制御装置1
56中の電圧に応動する可変式単一ショットに接続され
る。縁訂正信号が、この単一ショットの出力パルスの持
続時間を制御して、書き込みドライバ216へ送られる
書き込み信号のパルス幅を変更する。言い換えれば、縁
制御装置156は、線154上の書き込み信号の前縁と
後縁を互いにシフトさせて、この書き込み信号に基づく
線218上の書き込み信号を事前補償する。但し、この
事前補償の結果として、線186上の読み取り信号は、
線154上の書き込み信号と正確に合致する。
【0028】書き込み信号の事前補償は、トラック半径
に応じて行うこともできる。記録媒体は通常一定速度で
回転するので、レーザ・スポットの表面速度は、記録媒
体の回転中心との距離に応じて変化する。DAC210
は、縁制御装置156中の可変式単一ショットへ制御電
圧を送って、トラックのアドレスの最上位ビットによっ
て表されるトラックの位置に応じて書き込み信号のパル
ス幅を調整する。レーザ160の実際のドウェル時間
は、縁制御装置156からの書き込み信号を線218を
介して受け取る、書き込みドライバ216によって制御
される。書き込み電流制御回路220は、書き込みドラ
イバ216へ書き込み電流を送る。書き込み電流制御回
路220に対するフィードバック制御は、モニタ・ダイ
オード170からの出力を感知することによって実現さ
れる。
【0029】また、線172上のモニタ・ダイオード1
70の出力が、読み取り電流制御回路222へ送られ
る。制御回路222は、線224上の出力を線226上
の書き込みドライバ216の出力と一緒に加算ノード2
28へ送って、書き込み中にレーザ160へ流れる電流
を制御する。読み取り電流制御回路222からの一定電
流は、通常読み取り操作用のレーザ電流、普通は2ミリ
ワットのレーザからの電力を与える。書き込み中、書き
込みドライバ216は、書き込み電流制御回路220か
らの付加電流をピットを溶融するのに必要な高電力用の
レーザ160によって記録媒体中に導く。
【0030】パルス幅の復元及びクロッキングは、図1
又は図2の回路によって線186上の読み取り信号につ
いて行うことができる。書き込み中にパルス幅が復元さ
れると、書き込まれたデータ中の以前の予想外の変動分
が取り除かれるが、読み取り中に再び復元回路を使用す
ると、一層高い信頼性がもたらされる。というのは、パ
ルス幅復元回路は、図1の線68上のデータ・クロック
・アウト信号によって与えられるような、タイミング・
ウインドウ中で遷移を中心合わせするからである。
【0031】
【発明の効果】本発明によってデータを事前補償する
と、記録媒体上のデータ表現の前縁と後縁の位置決め精
度が高まる。そうすると、関連するタイミングの許容差
が減少するため、媒体上での前縁及び後縁の物理的密度
を増すことができる。読み取り中に幅復元データによっ
て与えられる読み取りの信頼性の向上との相乗効果によ
り、実現可能な線形ビット密度は、ピット又はスポット
によるビットの従来の表現の密度のほぼ2倍にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例として、パルス幅復元機能を持つ位相ロ
ック・ループを示すブロック図である。
【図2】パルス幅復元回路の別の参考例を示すブロック
図である。
【図3】パルス幅復元回路の別の参考例を示すブロック
図である。
【図4】パルス幅復元回路の別の参考例を示すブロック
図である。
【図5】本発明の実施例として、データの書き込み中に
デー夕を読み取り、フィードバックして、データを書込
んだ結果生じる記録シフトを最小限にするための同時読
み取り・書き込み回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
18、18’、20・・・単一ショット・マルチバイブ
レータ 50・・・・・・・・・・位相検出器 112・・・・・・・・・力ウンタ 118・・・・・・・・・減算回路 130・・・・・・・・ 低域通過フィルタ兼スケーラ 134、136・・・・・移相器。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学式記録媒体上のパルス幅変調化デー
    タの読み取り及び書き込みを行うための放射エネルギー
    ・ビームを発生するビーム発生手段を有する光学式記録
    装置において、 前記記録媒体に記録されたパルス幅変調化データを検出
    して当該データを表す読み取り信号を発生するための検
    出手段と、 前記記録媒体に記録すべきパルス幅変調化データを表す
    書き込み信号を供給するためのデータ信号源と、 前記書き込み信号が前記記録媒体に書き込まれている間
    に、前記読み取り信号と前記書き込み信号中の同じパル
    スを比較して、幅訂正信号を発生するための比較手段
    と、 前記幅訂正信号に応答して、前記書き込み信号中のパル
    スの幅を制御することにより、幅が訂正された書き込み
    信号を供給するための制御手段と、 前記読み取り信号中のパルスの幅が前記書き込み信号中
    のパルスの幅に接近するように、前記幅が訂正された書
    き込み信号に応答して、一の幅を持つパルスを前記記録
    媒体に書込むべく前記ビーム発生手段を駆動するための
    駆動手段と、 を備えて成る、光学式記録媒体に記録されたパルス幅変
    調化データの幅を補償するための装置。
  2. 【請求項2】 前記検出手段がデータ・パルスの前縁及
    び後縁を表す読み取り信号を発生し、前記比較手段が前
    記読み取り信号と前記書き込み信号の差を取って、これ
    らの信号中の同じパルスの前縁と後縁の間のタイミング
    差を表すようにした、請求項1記載の光学式記録媒体に
    記録されたパルス幅変調化データの幅を補償するための
    装置。
  3. 【請求項3】 前記読み取り信号と前記書き込み信号中
    の同じパルスのパルス幅の差を平均化して、前記幅訂正
    信号を生成するための手段を備えた、請求項1記載の光
    学式記録媒体に記録されたパルス幅変調化データの幅を
    補償するための装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段が、前記読み取り信号中の
    パルスの幅を前記書き込み信号中のパルスの幅に復元す
    るように、訂正中のパルスの1つの縁をシフトするよう
    にした、請求項3記載の光学式記録媒体に記録されたパ
    ルス幅変調化データの幅を補償するための装置。
  5. 【請求項5】 前記ビーム生成手段がレーザであり、当
    該レーザのドウェル時間を前記制御手段が制御するよう
    にした、請求項4記載の光学式記録媒体に記録されたパ
    ルス幅変調化データの幅を補償するための装置。
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