JP3854331B2 - 多値記録用符号化及びその復号方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部磁界を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体等の記録媒体に多値記録を行う際の符号化及びその復号方法に関し、さらに詳細には、多値情報を記録する際に外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避するのに有効な符号化及びその復号方法並びにそれを用いた記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクや光磁気ディスクのような記録媒体の記録密度を向上する手段として、情報を多値符号により記録する多値記録方法が注目されている。例えば、本出願人らは、特願平７−１０９６７９号において、２層の磁性層を有する光磁気記録媒体に、光照射の下で４種類の変調強度の外部磁界を印加することにより４値情報を記録しそれを再生する方法を示している。
【０００３】
しかしながら、外部磁界の強度に応じて多値記録を実現する方法においては、以下に示すように、外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合が生じる。例えば、外部磁界として−Ｈ2 ，−Ｈ1 ，Ｈ1 ，Ｈ2 の４種類に応じて４値記録を行う場合を想定する（ここで、−Ｈ2 ＜−Ｈ1 ＜Ｈ1 ＜Ｈ2 とする）。記録の際に、−Ｈ2 からＨ2 へと外部磁界を切り換える時間と、−Ｈ2 から−Ｈ1 へと外部磁界を切り換える時間は異なる。なぜなら、外部磁界を印加する際に、磁気ヘッドのインダクタンスは一定であるので、所望の外部磁界に達するまでの時間が切り換わる外部磁界の大きさの差に応じて異なるからである。このため外部磁界の立ち上がり及び立ち下がりの挙動は、ある時刻における多値符号だけでなく、直前の時刻の多値符号にも依存することになる。このことは、高密度記録において記録磁区の長さを一定にするために、外部磁界を、遷移する多値符号の値に応じて緻密に制御しなければならないことを意味する。
【０００４】
ところで、光磁気記録媒体に限らず、多値記録を行う上でＳ／Ｎ比が比較的小さな場合にもデ−タの記録及び再生処理を有効に行うために、各種変調方式あるいは符号化方式を開発することが重要となっており、例えば、パ−シャルレスポンス方式を用いることが知られている。
【０００５】
例えば、特開平５−６６１９号は、かかるパ−シャルレスポンス方式を用いるために、デ−タに含まれる周波数のうち最高周波数と充分低い周波数に対応するリファレンスデ−タを発生させ、それらを所定のデ−タブロックの冒頭部に配置して記録媒体に多値記録することを開示している。
【０００６】
また、特開平５−８３３１８号は、入力された多値信号とこの多値信号の遷移との関係が位相・振幅平面上で原点に対称であった場合に、多値信号とこの多値信号の関係が位相・振幅平面上で原点に対称にならないように遷移を制限する信号遷移制限手段と、信号遷移に制限を加えられた信号を多値直交振幅変調する多値直交振幅変調方式を開示している。
【０００７】
さらに、特開平５−３３６１８０号は、差動論理変換の送受信機能を有し、Ｎ≧３を満たす２のＮ乗値の多値ディジタル変復調を行う変復調方式において、デ−タビット及びパリティビットを含む入力ビット系列の所定ビット数をワ−ドとし、該ワ−ドの所定ビット数が表す符号を多値ディジタル変復調の変調レベルに割り当てる符号構成であって、互いに隣接する変調レベルに対応する２つのワ−ド間のハミング距離が１または２であり、かつ２種のハミング距離を有する符号数がそれぞれ変調レベルの値の半数になるように符号を構成し、構成した符号を自然２進符号に符号変換して自然２進符号を差動論理変換することを特徴とする多値変調用符号変換方法を開示している。
【０００８】
しかしながら、特開平５−６６１９号では、パ−シャルレスポンス方式を光磁気ディスク等の多値記録に用いるのに好適な記録再生装置は開示されているが、再生多値情報の誤りを訂正するのに有効な特定の符号遷移規則は開示されていない。また、特開平５−８３３１８号は、信号を伝送する通信システムにおける直交振幅変調方式について記載したもので、光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。また、特開平５−３３６１８０号には光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、記録媒体への多値記録に外部磁界を印加して行う光磁気記録方式や磁気記録方式において、外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避するのに有効な符号化及びその復号方法を提供することにある。より具体的には、本発明は、外部磁界により記録媒体に情報を記録する際、磁気ヘッドからの外部磁界の立ち上がり及び立ち下がりの挙動を安定化させて、高密度記録における記録磁区の長さを一定にすることが可能な多値記録を実現するための符号化及びその復号方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の別の目的は、多値信号が記録された記録媒体から、誤りの少ない再生多値符号を得ることができる符号化及びその復号方法を提供することにある。
【００１１】
さらに本発明の別の目的は、再生符号に誤りが少なく且つデ−タ再生時に誤り訂正が容易な多値記録用符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従えば、記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて多値情報を記録する記録方法に用いられる多値記録用符号化及びその復号方法であって、ある時刻ｔにおける多値符号への直前の時刻における多値符号からの遷移において、当該ある時刻ｔにおける多値符号が、符号器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１以前における多値符号とにより一意に定まり、該直前の時刻ｔ−１における多値符号と、該ある時刻ｔにおける多値符号との差の絶対値が”０”あるいは”１”になるような遷移のみが許容されるような遷移規則の下で符号化を行う上記多値記録用符号化及びその復号方法が提供される。
【００１３】
本発明の原理を、４種類の外部磁界を用いて記録媒体に４値符号を記録する場合を例に挙げて説明する。ここで、記録媒体の再生出力が大きくなるに従って４値符号”０”、”１”、”２”、”３”を順次割り当てることとし、４値符号”０”、”１”、”２”、”３”を記録する際に印加する外部磁界の強度は、それぞれ、−Ｈ2 ＜−Ｈ1 ＜Ｈ1 ＜Ｈ2 を満足する−Ｈ2 ，−Ｈ1 ，Ｈ1 ，Ｈ2 の４種類とするのが好ましい。本発明に従えば、上記のように多値符号間の遷移を制限することによって、例えば、直前の時刻ｔ−１における４値符号が”０”の場合には、ある時刻ｔにおける多値符号は”０”あるいは”１”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界−Ｈ2 に対して−Ｈ2 あるいは−Ｈ1 のみとなる。また、直前の時刻ｔ−１における４値符号が”１”の場合には、ある時刻ｔにおける多値符号は”０”あるいは”１”あるいは”２”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界−Ｈ1 に対して−Ｈ2 あるいは−Ｈ1 あるいはＨ1 のみとなる。直前の時刻ｔ−１における４値符号が”２”の場合にはある時刻ｔにおける多値符号は”１”あるいは”２”あるいは”３”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界Ｈ1 に対して−Ｈ1 あるいはＨ1 あるいはＨ2 のみとなる。直前の時刻ｔ−１における４値符号が”３”の場合にはある時刻ｔにおける多値符号は”２”あるいは”３”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界Ｈ2 に対してＨ1 あるいはＨ2 のみとなる。以上のように遷移規則を規定することによって、多値符号を記録する際の外部磁界の強度変化の絶対値は、｜Ｈ2 −Ｈ1 ｜あるいは２Ｈ1 あるいは０のみとなり、磁界を印加する磁気ヘッド等の負担を軽減し、磁界印加の遅延を防止することができる。
【００１４】
一方、本発明のような隣接する多値符号間の遷移の制限がない場合では、多値符号を記録する際の外部磁界の強度変化は、｜Ｈ2 −Ｈ1 ｜、２Ｈ1 、０、２Ｈ2 、｜Ｈ2 ＋Ｈ1 ｜の種々の値を取る得、例えば−Ｈ2 からＨ2 のように隣接する多値符号間で強度変化の絶対値が２Ｈ2 と非常に大きい場合も含まれてしまう。このように印加する磁界が大きく変化するため、磁気ヘッド等に負担がかかるとともに印加時期の遅延等の磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合が生じる。
【００１５】
上記のように直前の時刻ｔ−１における４値符号が”１”または”２”の場合には、符号化器に入力された２値と直前の時刻ｔ−１における４値符号によりある時刻ｔにおける４値符号が一意に決まらないため、符号器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１における多値符号と直前の時刻ｔ−１より前の時刻ｔ’における多値符号とによりある時刻ｔにおける多値符号を一意に定めることができ、この時刻ｔ’は直前の時刻ｔ−１における多値符号とは異なる多値符号を示し且つ該直前の時刻ｔ−１に最も近い時刻とすることが好ましい。
【００１６】
本発明において、異なる多値符号に遷移する際に、外部磁界強度の変化の絶対値が多値符号の値に拘らず一定になるように、各多値符号に対応する外部磁界強度を決定することが好ましい。すなわち、印加する磁界強度を、Δ＝｜Ｈ2 −Ｈ1 ｜≒２Ｈ1 となるようにＨ1 及びＨ2 を設定すれば、隣接する多値符号間で、印加する外部磁界の強度変化は、０あるいはΔのみとなり、記録の際の印加磁界の変化を一定にすることができ、高密度記録においても遷移の種類による磁界印加のタイミング調整が不要となる。
【００１７】
また、本発明の符号化方法は、トレリス線図を描くことが可能であるので、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。そのため、任意の時刻でデ−タ再生時に雑音が含まれても、誤りを容易に補正することができる。すなわち、本発明の多値記録用符号化及び復号方法を用いると雑音に強い多値記録及び再生が可能となる。
【００１８】
本発明に従う符号化及び復号方法において、多値符号を表現可能なレジスタを一周期を形成するように複数個連結して構成した符号化器を用いて符号化することができる。この符号化器に２値符号を入力し、その２値符号に応じて該複数のレジスタ内の多値符号を次のレジスタにシフトさせ、所定のレジスタから本発明の符号化及び復号化方法における遷移規則に従った多値符号を得ることができる。
【００１９】
本発明に従う符号化及び復号方法を採用することにより多値記録情報の再生時にビタビ復号方式による復号が可能となる。ビタビ復号は誤り訂正機能を備えた復号方式であるので、前記符号化により記録媒体に記録された多値符号を再生する際の復号手段としてビタビ復号を用いるのが好適である。この場合、ビタビ復号におけるパスメトリック計算に際して、記録時の各４値符号と再生時の４値符号の差の絶対値をパスメトリックとみなし、該パスメトリックを最小とするパスを生き残りパスとするのが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の態様に従えば、上記符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法が提供される。
【００２１】
本発明に従う符号化及びその復号方法並びに記録再生方法において使用される記録媒体としては光磁気記録媒体または磁気記録媒体が好ましい。
【００２２】
本発明は、磁界変調方式における磁気ヘッド等の負荷を軽減し且つ磁界印加の遅延を有効に防止できるため、磁界変調記録方式に使用される多値記録用符号化及びその復号方法に好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の符号化及びその復号方法並びに記録再生方法の実施の形態を図面を参照しながら説明する。最初に本発明に係る多値記録用符号化及び復号方法における多値符号の遷移の規則の実施例を図１〜図４を用いて説明する。
【００２４】
〔符号化方法〕
実施例１
本発明の多値記録用符号化及びその復号方法を、印加する外部磁界の強度に応じて４値符号を記録する磁界変調記録方式の記録再生に用いることができる。この実施例では記録時の外部磁界の強度に対する再生された信号の相対信号出力が図１(a) に示した特性となる記録媒体を用いる。図１(a) に示したように、印加される外部磁界を４つの範囲で区切り、区切られた範囲内の外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 に、それぞれ、”０”、”１”、”２”、”３”の４値符号の記録状態を割り当てることによって信号の４値記録が可能になる。このような特性を有する記録媒体の詳細については後述する。以降の説明では、４値符号と再生信号出力の大きさとの関係は、再生時の出力が大きくなるに従って４値符号”０”，”１”，”２”，”３”を割り当てることとする。
【００２５】
図１(b) に、この実施例における多値符号（４値符号）の遷移規則を矢印を用いて示す。図中、ある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号に遷移する際に、矢印の先の多値符号以外の遷移は許容されないものとする。すなわち、直前の時刻ｔ−１の４値符号が”０”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”の４値符号のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”である場合、ある時刻ｔには”１”あるいは”２”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”３”である場合、ある時刻ｔには”２”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。この符号遷移の制限によって、遷移が許される隣接する４値符号の差の絶対値は、全て０あるいは１となる。例えば、直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”の場合、ある時刻ｔに遷移可能な４値符号は、”０”あるいは”１”あるいは”２”であるから、隣接する４値符号の差の絶対値は、｜０−１｜＝１あるいは｜１−１｜＝０あるいは｜２−１｜＝１となり、結局、遷移が許される隣接する４値符号の差の絶対値は、全て０あるいは１となる。このため、隣接する４値符号の差に相当する外部磁界の差も最小となり、記録時に外部磁界を大きく変化させる必要はなくなり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイル等のインダクタンスに起因する不都合を防止できる。
【００２６】
実施例２
この実施例では、図２(a) に示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。このような３値記録を可能とする記録媒体については後述する。この記録媒体に３値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 に、それぞれ、３値符号”０”，”１”，”２”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に３値符号を記録する際の遷移規則を図２(b) に示す。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”０”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”の３値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”あるいは”２”の３値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”２”である場合、ある時刻ｔには”１”あるいは”２”の３値符号のみが遷移を許される。このため、記録時に外部磁界を大きく変化させることが不要となり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイルのインダクタンスに起因する不都合を防止できる。
【００２７】
以上述べた実施例１及び実施例２では多値符号として４値符号及び３値符号の場合を説明したが、本発明ではｎ＞４なるｎ値符号を多値符号として用いた場合にも適用することができ、そのような場合にも隣接する多値記録符号間の遷移が制限されるため、磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避することができる。
【００２８】
次に、実施例１〜２に示した多値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の代表的な構成例を図３〜図９を用いて説明する。
【００２９】
実施例１の４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図３(a) 及び図３(b) に示す。図３(a) において、符号化器１は、４値符号レジスタ２Ａ、４値符号レジスタ２Ｂ、４値符号レジスタ２Ｃ、４値符号レジスタ２Ｄ、４値符号レジスタ２Ｅ、４値符号レジスタ２Ｆ、シフト実行判断回路３、２値符号入力素子４、符号出力タイミング補正回路５、４値符号出力素子６から構成されている。４値符号レジスタ２Ａ、４値符号レジスタ２Ｂ、４値符号レジスタ２Ｃ、４値符号レジスタ２Ｄ、４値符号レジスタ２Ｅ、４値符号レジスタ２Ｆが順に直列に接続され、４値符号レジスタ２Ｆの出力が符号出力タイミング補正回路５と４値符号レジスタ２Ａに入力されるようにそれぞれ接続されている。シフト実行判断回路３は、２値符号入力素子４から符号化器１へ入力された２値符号”０”または”１”を判断して、その値に応じて各レジスタに内在する４値符号を後続するレジスタにシフトさせるための回路である。符号出力タイミング補正回路５は、４値符号レジスタ２Ｆに内在していた４値符号を、２値符号入力素子４への２値符号の入力タイミングと同期して４値符号出力素子６へと出力させるための回路である。
【００３０】
入力された２値符号に応じてシフト実行判断回路３で各４値符号レジスタの内在値をシフトすると判断した場合は、４値符号レジスタ２Ａに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｂに、４値符号レジスタ２Ｂに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｃに、４値符号レジスタ２Ｃに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｄに、４値符号レジスタ２Ｄに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｅに、４値符号レジスタ２Ｅに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｆに、４値符号レジスタ２Ｆに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ａに、それぞれ新しい４値符号として代入することで更新を行う。このシフトにより４値符号レジスタ２Ｆに格納された４値符号は、符号出力タイミング補正回路５へも出力され、前記２値符号入力素子４への２値符号の入力タイミングと同期するように、符号出力タイミング補正回路５から４値符号出力素子６へと出力される。
【００３１】
入力された２値符号に応じてシフト実行判断回路３で各４値符号レジスタの内在値をシフトしないと判断した場合は、４値符号レジスタ２Ａ、４値符号レジスタ２Ｂ、４値符号レジスタ２Ｃ、４値符号レジスタ２Ｄ、４値符号レジスタ２Ｅ、４値符号レジスタ２Ｆに格納されている４値符号はいずれも更新されない。そして、４値符号レジスタ２Ｆに格納されていた４値符号が、符号出力タイミング補正回路５へも出力され、２値符号入力素子４への２値符号の入力タイミングと同期して符号出力タイミング補正回路５から４値符号出力素子６へと出力される。
【００３２】
シフト実行判断回路３における判断は、２値符号入力素子４から入力された２値符号に依存する。すなわち、２値符号入力素子４から入力された２値符号が、”１”の場合はシフトさせ、”０”の場合はシフトさせない。なお、時刻ｔ＝０における各４値符号レジスタに内在する初期値としては、図５(a) に示すように、４値符号レジスタ２Ａには”１”を、４値符号レジスタ２Ｂには”２”を、４値符号レジスタ２Ｃには”３”を、４値符号レジスタ２Ｄには”２”を、４値符号レジスタ２Ｅには”１”を、４値符号レジスタ２Ｆには”０”を設定しておく。例えば、時刻ｔ＝１で２値符号”１”が入力された場合は、５(b) に示すようにシフトが実行されて、前の時刻ｔ＝０で４値符号レジスタ２Ｅに格納されていた４値符号”１”が符号化器１から出力される。また例えば、時刻ｔ＝１で２値符号”０”が入力された場合は、５(c) に示すようにシフトは実行されず、前の時刻ｔ＝０に４値符号レジスタ２Ｆに格納されていた４値符号”０”が出力される。
【００３３】
上記４値符号レジスタ２Ａ〜２Ｆは、例えば、２ビット以上の値を保持するメモリ機能を有する素子を連結することにより構成することができる。
【００３４】
以上説明した動作により、図３(a) に示した４値記録用符号化器１で実現される４値符号の遷移は、図３(b) に示すように一意に定まることになる。図３(b) には、直前の時刻ｔ−１の４値符号Ｑｄｒ（ｔ−１）とある時刻ｔの４値符号Ｑｄｒ（ｔ）との間の遷移を矢印で示し、各矢印には、時刻ｔ’における４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）と入力された２値符号ａの値を添えてある。ここで時刻ｔ’は、直前の時刻ｔ−１より前の時刻であって、直前の時刻ｔ−１に最も近い時刻を表し、しかも、該直前の時刻ｔ−１における４値符号とは異なる４値符号を示す時刻が選択される。これは、時刻ｔ−１における４値符号が例えば”１”の場合、時刻ｔにおける４値符号として”０”、”１”及び”２”の３種に遷移可能であり、入力２値符号だけでは遷移を一意に決定できないからである。このため、時刻ｔ−１より前の時刻ｔ’における４値符号を用いて、時刻ｔ−１における４値符号と入力された２値符号とにより時刻ｔにおける４値符号を一意に決定する。この際、時刻ｔ’では２種類の状態が選択できれば、入力２値と組合せて上記３種の遷移を特定することができるので、時刻ｔ−１における４値符号と同じ４値符号を示す時刻ｔ’を除いている。
【００３５】
図３(b) において、直前の時刻ｔ−１の４値符号が”０”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”０”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”０”の場合、ある時刻ｔには４値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”２”の場合、ある時刻ｔには４値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”１”の場合、ある時刻ｔには４値符号”３”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”３”の場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”３”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”３”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”３”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”２”のみに遷移が許される。
【００３６】
次に、実施例２の３値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される３値符号遷移をそれぞれ図４(a) 及び図４(b) に示した。図４(a) に示したように、符号化器２１は、３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄ、シフト実行判断回路２３、２値符号入力素子２４、符号出力タイミング補正回路２５、３値符号出力素子２６から構成されている。３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄは順に直列に接続され、３値符号レジスタ２２Ｄは、その出力が符号出力タイミング補正回路２５と３値符号レジスタ２２Ａに入力されるように接続されている。２値符号入力素子２４を介して符号化器２１へ２値符号が入力されると、最初にシフト実行判断回路２３において、３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されている３値符号をシフトするか否かを判断する。シフト実行判断回路２３が各レジスタに内在する３値符号をシフトすると判断した場合は、３値符号レジスタ２２Ａに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ｂに、３値符号レジスタ２２Ｂに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ｃに、３値符号レジスタ２２Ｃに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ｄに、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ａに、それぞれ、新しい３値符号として代入することで更新を行う。３値符号レジスタ２２Ｄに格納された３値符号は、符号出力タイミング補正回路２５へも出力され、２値符号入力素子２４への２値符号の入力タイミングと同期するように、符号出力タイミング補正回路２５から３値符号出力素子２６へと出力される。
【００３７】
シフト実行判断回路２３が各レジスタに内在する３値符号をシフトしないと判断した場合は、３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されている３値符号は更新されないまま、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されていた３値符号が、符号出力タイミング補正回路２５へも出力され、２値符号入力素子２４への２値符号の入力タイミングと同期するように、符号出力タイミング補正回路２５から３値符号出力素子２６へと出力される。実施例１と同様に、シフト実行判断回路２３における判断は、２値符号入力素子２４から入力された２値符号に依存する。すなわち、２値符号入力素子２４から入力された２値符号が、”１”の場合は各レジスタに内在する３値符号をシフトさせ、”０”の場合はシフトしない。
【００３８】
上記３値符号レジスタ２２Ａ〜２２Ｄは、例えば、２ビット以上の値を保持するメモリ機能を有する素子を連結することにより構成することができる。
【００３９】
３値記録用符号化器２１で実現される４値符号の遷移は、図４(b) に示すように一意に定まる。図４(b) には、直前の時刻ｔ−１の３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ−１）とある時刻ｔの３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ）との間の遷移を矢印で示し、各矢印には、時刻ｔ’における４値符号Ｔｒｐｌ（ｔ’）と、入力された２値符号ａの値を添えてある。実施例１と同様に、時刻ｔ’は、該直前の時刻ｔ−１より前であって、直前の時刻ｔ−１に最も近く、且つ該直前の時刻ｔ−１における３値符号とは異なる３値符号を示す時刻が選択される。これは、時刻ｔ−１における３値符号が例えば”１”の場合、時刻ｔにおける３値符号として”０”、”１”及び”２”の３種に遷移可能であり、入力２値符号だけでは遷移を一意に決定できないからである。このため、時刻ｔ−１より前の時刻ｔ’における３値符号を用いて、時刻ｔ−１における３値符号と入力された２値符号とにより時刻ｔにおける３値符号を一意に決定する。この際、時刻ｔ’では２種類の状態が選択できれば足りるので、時刻ｔ−１における３値符号と同じ３値符号を示す時刻ｔ’を除いている。
【００４０】
図４(a) の３値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は次の通りである。すなわち、直前の時刻ｔ−１の３値符号が”０”であり、且つ２値符号”０”が３値記録用符号化器２１に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”０”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”であり、且つ２値符号”０”が３値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器２１に入力され、且つ３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ’）が”０”の場合、ある時刻ｔには３値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器２１に入力され、且つ３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ’）が”２”の場合、ある時刻ｔには３値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”２”であり、且つ２値符号”０”が３値記録用符号化器２１に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”２”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”１”のみに遷移が許される。
【００４１】
〔復号方法〕
次に、実施例１〜２で説明したような多値記録用符号化方法で符号化した多値符号から２値符号へと復号する方法について説明する。基本的には、誤り訂正を考慮し、ビタビ復号を用いる。すなわち、トレリス線図を作って、再生時に得た各時刻の多値符号を用いてパスメトリックを内部状態ごとに計算し、生き残りパスを得ることで、尤度を最大にする復号を行う。ただし、本発明に係る多値記録用符号化方法では、符号化の際に、多値符号出力素子に最も近い多値符号レジスタに内在する値により一意に定まる内部状態が多値符号と一致しているという特徴を有し、ビタビ復号における処理が簡易化できるという効果がある。例えば、図３(a) の４値記録記録用符号化器１で符号化する際のトレリス線図は、内部状態として４値符号レジスタ２Ｆに内在する４値符号を用いれば、図７のようになる。この場合、トレリス線図の内部状態の遷移と、出力される多値符号の遷移とは一致する。内部状態として４値符号レジスタ２Ｆに内在する４値符号を用いたのは、４値符号レジスタ２Ｆが決まれば、その他の４値レジスタ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅに内在する値も決まるからである。
【００４２】
図７を用いて本発明の復号方法について詳細に説明する。図３(a) の４値記録用符号化器１に２値符号が最初に入力される前の各４値符号レジスタの初期設定は図５(a) に示すように設定し、最初の時刻ｔ＝０に４値符号レジスタ２Ｆに内在する”０”が出力されるとする。すなわち、最初の時刻の４値符号は”０”とする。図７に示したトレリス線図による復号の前に、記録時に入力された２値符号系列を、図３(a) の４値記録用符号化器１で４値符号系列に符号化し、雑音によって誤り４値符号系列を含む再生４値符号系列が、再生時に得られたものとする。図７のトレリス線図の下側に、符号器に入力された２値符号系列、符号化された４値符号系列、誤り４値符号系列、及び誤りを含む再生された４値符号系列をそれぞれ示した。なお、図３(a) の符号化器１に、２値符号”０”が入力される場合のパスは実線の矢印で、２値符号”１”が入力される場合のパスは点線の矢印でそれぞれ示した。ビタビ復号は尤度を最大にする多値符号系列を得るためのもので、図３(a) の４値記録用符号化器１における尤度としては、記録時にｘ（＝０，１，２または３）なる４値符号を記録した条件の下で、再生時にｙ（＝０，１，２または３）なる４値符号を再生する確率ｐ（ｙ｜ｘ）を用いる。ビタビ復号は、ｐ（ｙ｜ｘ）を最大とする内部状態の遷移を求めることで符号化の際に入力されたデ−タ列を求めようとするもので、トレリス線図に示されている内部状態の遷移ごとにパスメトリックを計算し、最終的に生き残ったパスからデ−タ列を復元する。
【００４３】
パスメトリックは各内部状態の遷移ごとのｐ（ｙ｜ｘ）に応じた数値で、従来よく知られている方式では、例えばトレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号（＝０，１，２または３）の２進表示と再生時の４値符号ｙの２進表示とのハミング距離をパスメトリックとして用い、パスメトリックが小さなパスが生き残るものとしている。これに対して、本発明の復号方式では、パスメトリックに相当する数値として、トレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号ｚと再生時の４値符号ｙとの差の絶対値｜ｚ−ｙ｜として、｜ｚ−ｙ｜が小さなパスが生き残るようにする。例えばｚ＝２，ｙ＝１の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（０１）2 となるので、ハミング距離は２となるが、本発明で定義したパスメトリック｜ｚ−ｙ｜では｜２−１｜＝１となる。また例えばｚ＝２，ｙ＝３の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（１１）2 であるのでハミング距離は１となり、本発明で用いるパスメトリック｜ｚ−ｙ｜も｜２−３｜＝１となり一致する。本発明において２進表示におけるハミング距離の代わりに｜ｚ−ｙ｜を用いる理由は、外部磁界の強度に応じて記録された記憶媒体を用いて再生する際に、記憶媒体の諸特性の経時変化等で４値符号が本来の数値から変化したとしても、例えば本来の数値”２”が”３”に変化する確率と”２”が”１”に変化する確率が同等程度と想定したためである。ただし、記憶媒体の特性によっては、ｚの２進表示とｙの２進表示のハミング距離を用いた方が適する場合もあり得る。
【００４４】
図７においては、｜ｚ−ｙ｜を各パスを示す矢印についている円の中に示してある。但し、同じ内部状態間の遷移において、前の時刻における｜ｚ−ｙ｜を累積させて表示してある。従って、例えば、内部状態０の系列において、ｔ＝２では、ｔ＝２でのパスメトリック｜ｚ−ｙ｜にｔ＝１のパスメトリック｜ｚ−ｙ｜を加算して表示してある。｜ｚ−ｙ｜が小さなパスが生き残るようにして、尤度を最大にする４値符号系列を得ていくのは通常のビタビ復号と同様であり、図中、Δで表示されたパスは、同一の内部状態に到達する際により尤度が小さいために除外されるパスとなる。このような手順を繰り返しながら各時刻における生き残りパスを順次定めていけば、各状態の生き残りパスのなかから再生データ系列との距離が最小（尤度が大きい）であるパスを最尤パスとして選択することにより、最尤復号と全く等価な復号が実行できる。従って、最尤パスから誤りが訂正された形で２値符号（入力２値符号）を復号することができる。
【００４５】
次に、本発明の多値記録再生方法を適用するのに好適な記録媒体について説明する。該記録媒体は、図１または図２に示した磁化特性を満足する記録媒体であれば、光磁気記録媒体であっても磁気記録媒体であってもよい。最初に外部磁界強度を変調することによって多値記録が可能な光磁気記録媒体について説明する。
【００４６】
本出願人は、直接あるいは非磁性層を介して積層された複数の磁性層を有し、それら複数の磁性層の温度と当該磁性層に印加される外部磁界とを変化させたとき、高温状態においては、印加される外部磁界の変化に応じて、少なくとも３以上の異なる磁界領域に前記複数の磁性層の合計の磁化が単一の安定な磁化状態となる領域を有し、且つ低温状態においては、外部磁界がゼロの状態で、高温時に印加された外部磁界の大きさに応じて少なくとも３以上の磁化状態が安定に存在する磁化特性を有する光磁気記録媒体に関する特許出願をした（特願平第７−１０９６７９号）。この光磁気記録媒体の原理を以下に説明する。
【００４７】
この光磁気記録媒体は、印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層と、第１の磁性層とは異なる磁界領域に１つの記録状態が存在する第２の磁性層とを積層した構造を持ち、各磁性層の各記録状態に対応する４段階の異なる外部磁界を印加することによって、信号の４値記録が可能である。また、印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層と、第１の磁性層とは異なる磁界領域に２つの記録状態が存在する第２の磁性層とを積層した光磁気記録媒体を用いることもでき、この場合も各磁性層の各記録状態に対応する４段階の異なる外部磁界を印加することによって信号の４値記録が可能になる。
【００４８】
上記のような印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層は、垂直磁化膜と所定の補助磁性膜とを積層して構成することができる。第１磁性層は、例えば図８に示すように、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が、２つのピーク（記録状態）をもつ。一方、第２の磁性層は補助磁性層を有しておらず、例えば図９に示すように、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が、１つのピークをもつ。また、本願出願人が先に特開平５−１８２２６４号公報で明らかにしたように、垂直磁化膜と所定の補助磁性膜とを積層してなる第１の磁性層は、補助磁性層の作用によって垂直磁化膜中の遷移金属の副格子磁気モーメントが容易に交換結合磁界方向に反転するので、磁性層全体の磁化の向きを外部磁界方向又はそれと反対の方向に向けることができる。一方、補助磁性層を有さず、前記第１の磁性層とは異なる磁界領域に１つの記録状態が存在する第２の磁性層は、昇温状態で外部磁界の向きに容易に磁性層全体の磁化の向きが反転する。
【００４９】
図１０(a) に上記のような第１磁性層及び第２磁性層を備えた４値記録用光磁気記録媒体の構造の一例を示す。この光磁気記録媒体は、透明基板上に、第１エンハンス膜、第１記録膜、第２エンハンス膜、第２記録膜、反射膜及び保護膜を順次積層してなる。図１０（ａ）に示すように、第２記録層は、室温からキュリー温度にかけて希土類原子の副格子磁気モーメントが遷移金属原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なフェリ磁性体からなる第１磁性層から構成され、第１記録層は、室温からキュリー温度にかけて遷移金属原子の副格子磁気モーメントが希土類原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なフェリ磁性体からなる第２磁性層から構成されている。この光磁気記録媒体に、下向きの外部磁界を記録方向の外部磁界として、上向きの外部磁界を消去方向の外部磁界としてそれぞれ信号の記録を行うと、外部磁界の大きさにより各磁性層は以下のような磁気モーメントの挙動を示すことになる。
【００５０】
(i) 第１磁性層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ0 （図８に示すａ領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを記録方向に、第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを消去方向に向けることができる（図１０(a) の状態”１”参照）。
【００５１】
(ii)第１磁性層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ1 （図８に示すｂ領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１磁性層及び第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に消去方向に向けることができる（図１０(a) の状態”０”参照）。
【００５２】
(iii) 第１磁性層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ2 （図８に示すｃ領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１磁性層及び第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に記録方向に向けることができる（図１０(a) の状態”３”参照）。
【００５３】
(iv)第１磁性層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ3 （図８に示すｄ領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを消去方向に、第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを記録方向に向けることができる（図１０(a) の状態”２”参照）。
【００５４】
光磁気記録媒体より再生信号として検出されるカー回転角の変化の大きさは、第１磁性層及び第２磁性層の各遷移金属原子の副格子磁気モーメントの合計に比例するから、Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 の外部磁界が順次印加された記録トラックからは、図１０(b) に示す相対信号出力が得られる。よって、例えば、同図に示すように、外部磁界Ｈ1 による記録状態を“０”、外部磁界Ｈ0 による記録状態を“１”、外部磁界Ｈ3 による記録状態を“２”、外部磁界Ｈ2 による記録状態を“３”にそれぞれ割り当てることによって、信号を４値記録することができる。
【００５５】
また、印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層と、該第１の磁性層とは異なる磁界領域に２つの記録状態が存在する第２の磁性層とを積層した光磁気記録媒体を用いた場合も、これと同様の原理で４値符号の記録を行うことができる。
【００５６】
上記説明は、外部磁界強度を変調することにより４値記録を可能にする光磁気記録媒体の原理であり、図１(a) に示した磁界特性を得るための４値記録用の光磁気記録媒体の具体例を以下に説明する。図１０(a) に示した構造を有する光磁気記録媒体の一例として、透明基板上に、第１エンハンスト膜としてＳｉＮ膜を、第１記録膜としてＲＥ（希土類）リッチのＴｂＦｅＣｏ膜を、第２エンハンス膜としてＳｉＮ膜を、第２記録膜としてＲＥリッチのＴｂＦｅＣｏ膜を、その補助磁性層としてＰｔＣｏ膜をそれぞれ使用している。この光磁気記録媒体の各記録層の膜厚及び組成を適宜調整することにより、高温状態（１７０℃）及び低温状態（２５℃）におけるヒステリシスループが、図１１(a) に示すような形になり、磁化特性が図１１(b) に示すような形になる。よって、図１(a) に示した磁化特性が得られ、磁界強度Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 の夫々に記録状態“０”，“１”，“２”，“３”を割り当てることによって、本発明の符号化の遷移規則に従って信号の４値記録が可能になる。
【００５７】
次に、磁界強度を変調することにより３値記録が可能な光磁気記録媒体の記録原理について以下に説明する。垂直磁化膜と、該垂直磁化膜よりもキュリー温度が高いか同じである補助磁性膜とを互いに接してなる磁性層は、記録又は消去用のレーザビームが照射されて垂直磁化膜の磁化が外部磁界によって回転可能な状態になると、図１２（ａ）に示すように、補助磁性層の磁化の方向は初期の状態を保ち、垂直磁化膜に対して交換結合力を作用する。この交換結合力は、磁界に換算すると、室温で数十ＫＯｅに及ぶ強力なもので、この交換結合磁界が垂直磁化膜に対して、記録又は消去時に、外部磁界に加算されるバイアスとなる。この交換結合によるバイアス磁界により、当該垂直磁化膜及び補助磁性膜からなる磁性層は、記録時の外部磁界に対する再生信号出力の非記録状態から記録状態に至る遷移領域が、図１２（ｂ）に示すように、ゼロ磁界付近から高磁界方向（記録方向）又は低磁界方向（消去方向）にシフトする。
【００５８】
一方、補助磁性膜を有しない単層の垂直磁化膜は、記録時の外部磁界に対する再生信号出力の非記録状態から記録状態に至る遷移領域が、図１２（ｃ）に示すように、ゼロ磁界付近になる。よって、前記補助磁性膜を有する垂直磁化膜からなる磁性層（第１磁性層という）と補助磁性膜を有しない単層の垂直磁化膜からなる磁性層（第２磁性層という）との間には、記録状態の外部磁界強度が重複しない磁界領域が存在する。
【００５９】
これらの磁性層を２層に積層してなる光磁気記録媒体は、外部磁界に対する記録信号の変化が図１２（ｄ）に示すように明確な３段階になり、各磁性層の遷移領域間に安定な記録が可能な外部記録領域をもつ。よって、同図に示すように、第１の磁性層の遷移領域以下の外部磁界強度Ｈ0 による記録状態を“０”、第１の磁性層の遷移領域以上で第２の磁性層の遷移領域以下の外部磁界強度Ｈ1 による記録状態を“１”、第２の磁性層の遷移領域以上の外部磁界Ｈ2 による記録状態を“２”にそれぞれ割り当てることによって、信号の３値記録ができる。
【００６０】
図１３に、上記３値記録原理に従い、図２(a) に示した磁化特性を示す３値記録用光磁気記録媒体の構造の具体例を示す。図１３の光磁気記録媒体は、透明基板上に、ＳｉＮ膜と、ＴＭリッチのＴｂＦｅＣｏ膜と、ＳｉＮ膜と、ＴＭリッチのＴｂＦｅＣｏ膜と、ＲＥリッチのＧｄＦｅＣｏ膜と、ＳｉＮ膜とが順次積層されている。ここに、下方のＴｂＦｅＣｏ膜は第１磁性層、上方のＴｂＦｅＣｏ膜は第２磁性層、ＧｄＦｅＣｏ膜はその補助磁性層であり、ＳｉＮ膜はエンハンス膜である。本例の光磁気記録媒体は、高温状態（１６０℃）及び低温状態（２５℃）におけるヒステリシスループが図１３(b) に示すような形になるため、外部磁化に対する相対信号出力特性は図１３(c) に示すような形になる。よって、図２(a) に示した磁化特性が得られ、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 の夫々に記録状態“０”，“１”，“２”を割り当てることによって、本発明の符号化の遷移規則に従って信号の３値記録が可能になる。
【００６１】
なお、磁性層を２層以上の多層に積層すれば、磁性層の積層数に応じたより高次の多値記録が可能になる。また、光磁気記録媒体として、磁性層が３層以上に積層され、そのうちの少なくとも１の磁性層が、印加される外部磁界に対して２以上の異なる磁界領域に記録状態が存在する光磁気記録膜で構成されたものを用いれば、外部磁界強度を各磁性層の記録状態に対応させることによって、５値以上の多値記録が可能になる。
【００６２】
次に、上記のような光磁気記録媒体を用いて多値記録を行う方法について説明する。図１４に記録再生系の構成例を示す。記録時には、光磁気記録媒体５０を図示しない駆動系により駆動し、光学ヘッド５１及び磁気ヘッド５２を光磁気記録媒体５０の所定のトラックに位置付ける。データ信号５３を、既に図３(a) 等で説明したような符号化器５４により本発明の多値記録用符号化方法に従って多値符号化した後、外部磁界印加回路５５に入力して磁気ヘッド５３を駆動する。この際、磁界強度を多値符号に相当すべく強度変調すると共に、この強度変調された多値の外部磁界を、記録クロック５６に同期して光情報記録媒体５０に印加する。そして、外部磁界が所定の値に切り替わった後、レーザ駆動回路５７により駆動される光学ヘッド５１から光パルスを照射して、光パルス照射部の各記録層を、外部磁界によって磁化反転できる温度まで加熱する。これによって、各光パルスの照射部に、外部磁界の大きさに応じた磁化ドメインが形成される。なお、記録時に、パルス光の代わりに、一定強度のレーザビームを連続的に照射してもよい。
【００６３】
再生時には、光ヘッド５１により記録トラックから反射光を検出して、カー回転角に相当する再生信号を得る。再生信号をＩ−Ｖ変換器５８で変換した後、イコライザ５９を通すことにより光学的な符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器６０を通じてＡ／Ｄ変換した。デジタルトランスバーサルフィルタ６１で内外周特性差を吸収した後、多値判定器６２により多値を判定し、その後、ビタビ復号器６３に供給して４値信号を２値化してデータ信号６４を得た。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号からクロック発生器６５によりクロック信号を発生させて多値判定器６２及びビタビ復号器６３に供給した。なお、図１４で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系を用いて本発明の符号化及びその復号方法を実施することは可能である。
【００６４】
次に、磁気記録媒体を用いて多値記録を行う方法の例について説明する。図１５に、磁気記録媒体７０を用いた多値記録再生系の構成例を示す。磁気記録媒体としては、例えば、垂直磁気記録媒体を用い得る。記録時には、磁気記録媒体７０を、図示しない駆動系により駆動し、磁気ヘッド７１を所定のトラックに位置付ける。データ信号７２を、既に図３(a) 等で説明したような符号化器７３に入力して、本発明の多値記録用符号化方法を用いて符号化を行う。この際、外部磁界印加回路７４を通じて印加磁界強度を多値に強度変調すると共に、この強度変調された多値の外部磁界を記録クロック７５に同期して磁気ヘッド７１により磁気記録媒体７０に印加する。そして、外部磁界を所定の値に切り替えて外部磁界の大きさに応じた磁化ドメインを形成する。
【００６５】
再生時は、磁気ヘッド７１からの再生信号を得るが、この際記録時の磁気ヘッド７１ではなく、ＭＲ素子あるいはＧＭＲ素子を用いた再生専用ヘッドを用いてもよい。再生信号をＩ／Ｖ変換器７６で変換した後、アナログ波形等化器７７を通すことにより符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器７８でＡ／Ｄ変換した。その後、デジタルトランスバーサルフィルタ７９で内外周特性差を吸収した後、多値判定器８０で多値を判定し、ビタビ復号器８１に供給して２値化して再生信号８２を得る。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号を用いてクロック発生器８３により生成する。なお、図１５で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系も符号化及び復号方法で本発明を用いることは可能である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の符号化及びその復号方法によると、記録媒体への多値記録に外部磁界を印加して行う光磁気記録方式や磁気記録方式において、外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避できる。具体的には、記録線密度を高めても記録磁区の長さを一定にすることが可能なように、外部磁界の立ち上がり及び立ち下がりの挙動が安定となる多値記録を実現することが可能となる。
【００６７】
本発明は、多値符号の遷移の制限として隣接する多値符号間で強度変化の絶対値が非常に大きい遷移を禁じたため、磁気ヘッドや磁気コイル等の負荷を低減し且つそれらのインダクタンス等に起因する遅延を防止することができる。
【００６８】
また、本発明の符号化及びその復号方法を用いることによって、トレリス線図を描くことが可能であるので、再生信号の復号時に、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。従って、任意の時刻でデ−タ再生時に雑音が含まれても誤りを補正しやすい。すなわち、多値信号が記録された記録媒体から、誤りの少ない再生多値符号を得ることが可能である。
【００６９】
本発明の符号化及びその復号方法は、複数の多値符号レジスタを含む簡単な構造の多値記録用符号化器を用いて符号化を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図１(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図１(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図２】実施例２の３値記録用符号化及び復号方法における３値符号遷移の規則を示す図であり、図２(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図２(b) はある時刻の３値符号から次の時刻の３値符号への遷移の制限を示す。
【図３】実施例１の４値符号の遷移規則を実行するための４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図３(a) は符号化器の構成図を示し、図３(b) は符号化器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１における４値符号Ｑｄｒ（ｔ−１）とにより決定されるある時刻ｔにおける４値符号Ｑｄｒ（ｔ）への遷移を示す。
【図４】実施例２の３値符号の遷移規則を実行するための３値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図４(a) は符号化器の構成図を示し、図４(b) は符号化器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１における３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ−１）とにより決定されるある時刻ｔにおける３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ）への遷移を示す。
【図５】図３(a) に示す４値記録用符号化器の各４値符号レジスタに内在する数値の状態を説明する図であり、図５(a) は時刻ｔ＝０における初期状態、図５(b) は時刻ｔ＝１においてシフト実行した場合の状態、図５(c) は時刻ｔ＝１においてシフト実行しなかった場合の状態を示す。
【図６】図４(a) に示す３値記録用符号化器の各３値符号レジスタに内在する数値の状態を説明する図であり、図６(a) は時刻ｔ＝０における初期状態、図６(b) は時刻ｔ＝１においてシフト実行した場合の状態、図６(c) は時刻ｔ＝１においてシフト実行しなかった場合の状態を示す。
【図７】図３(a) に示す４値記録用符号化器を用いて記録媒体に記録された４値符号を再生する際に用いるビタビ復号を説明するためのトレリス線図である。
【図８】本発明に使用できる４値記録用光磁気記録媒体の第１磁性層の磁界特性を示すグラフである。
【図９】本発明に使用できる４値記録用光磁気記録媒体の第２磁性層の磁界特性を示すグラフである。
【図１０】本発明に使用できる４値記録用光磁気記録媒体の構成及び磁気モーメント（(a) ）及び外部磁界に対する相対信号出力の関係（(b) ）を示す。
【図１１】本発明の実施例で用いた４値記録用光磁気記録媒体のヒステリシス（(a) ）及び外部磁界強度に対する相対再生信号出力（(b) ）を示す。
【図１２】本発明で使用可能な３値記録用光磁気記録媒体の記録原理を示す図である。
【図１３】本発明の実施例で用いた３値記録用光磁気記録媒体の構造（(a) ）、ヒステリシス（(b) ）及び外部磁界に対する相対信号出力の関係（(c) ）を示す。
【図１４】本発明の多値記録用符号化及び復号方法を用いて光磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１５】本発明の多値記録用符号化及び復号方法を用いて磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【符号の説明】
１，１１ ４値記録用符号化器
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ ４値符号レジスタ
２１ ３値記録用符号化器
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ ３値符号レジスタ
５０ 光磁気記録媒体
５１ 光ヘッド
５２，７１ 磁気ヘッド
５３ データ信号
５４，７３ 符号器
５６ 記録クロック
５８，７６ Ｉ／Ｖ変換器
６２，８０ ４値判定器
６０，７８ Ａ／Ｄ変換器
６３，８１ ビタビ復号器
７０ 磁気記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部磁界を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体等の記録媒体に多値記録を行う際の符号化及びその復号方法に関し、さらに詳細には、多値情報を記録する際に外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避するのに有効な符号化及びその復号方法並びにそれを用いた記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクや光磁気ディスクのような記録媒体の記録密度を向上する手段として、情報を多値符号により記録する多値記録方法が注目されている。例えば、本出願人らは、特願平７−１０９６７９号において、２層の磁性層を有する光磁気記録媒体に、光照射の下で４種類の変調強度の外部磁界を印加することにより４値情報を記録しそれを再生する方法を示している。
【０００３】
しかしながら、外部磁界の強度に応じて多値記録を実現する方法においては、以下に示すように、外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合が生じる。例えば、外部磁界として−Ｈ2 ，−Ｈ1 ，Ｈ1 ，Ｈ2 の４種類に応じて４値記録を行う場合を想定する（ここで、−Ｈ2 ＜−Ｈ1 ＜Ｈ1 ＜Ｈ2 とする）。記録の際に、−Ｈ2 からＨ2 へと外部磁界を切り換える時間と、−Ｈ2 から−Ｈ1 へと外部磁界を切り換える時間は異なる。なぜなら、外部磁界を印加する際に、磁気ヘッドのインダクタンスは一定であるので、所望の外部磁界に達するまでの時間が切り換わる外部磁界の大きさの差に応じて異なるからである。このため外部磁界の立ち上がり及び立ち下がりの挙動は、ある時刻における多値符号だけでなく、直前の時刻の多値符号にも依存することになる。このことは、高密度記録において記録磁区の長さを一定にするために、外部磁界を、遷移する多値符号の値に応じて緻密に制御しなければならないことを意味する。
【０００４】
ところで、光磁気記録媒体に限らず、多値記録を行う上でＳ／Ｎ比が比較的小さな場合にもデ−タの記録及び再生処理を有効に行うために、各種変調方式あるいは符号化方式を開発することが重要となっており、例えば、パ−シャルレスポンス方式を用いることが知られている。
【０００５】
例えば、特開平５−６６１９号は、かかるパ−シャルレスポンス方式を用いるために、デ−タに含まれる周波数のうち最高周波数と充分低い周波数に対応するリファレンスデ−タを発生させ、それらを所定のデ−タブロックの冒頭部に配置して記録媒体に多値記録することを開示している。
【０００６】
また、特開平５−８３３１８号は、入力された多値信号とこの多値信号の遷移との関係が位相・振幅平面上で原点に対称であった場合に、多値信号とこの多値信号の関係が位相・振幅平面上で原点に対称にならないように遷移を制限する信号遷移制限手段と、信号遷移に制限を加えられた信号を多値直交振幅変調する多値直交振幅変調方式を開示している。
【０００７】
さらに、特開平５−３３６１８０号は、差動論理変換の送受信機能を有し、Ｎ≧３を満たす２のＮ乗値の多値ディジタル変復調を行う変復調方式において、デ−タビット及びパリティビットを含む入力ビット系列の所定ビット数をワ−ドとし、該ワ−ドの所定ビット数が表す符号を多値ディジタル変復調の変調レベルに割り当てる符号構成であって、互いに隣接する変調レベルに対応する２つのワ−ド間のハミング距離が１または２であり、かつ２種のハミング距離を有する符号数がそれぞれ変調レベルの値の半数になるように符号を構成し、構成した符号を自然２進符号に符号変換して自然２進符号を差動論理変換することを特徴とする多値変調用符号変換方法を開示している。
【０００８】
しかしながら、特開平５−６６１９号では、パ−シャルレスポンス方式を光磁気ディスク等の多値記録に用いるのに好適な記録再生装置は開示されているが、再生多値情報の誤りを訂正するのに有効な特定の符号遷移規則は開示されていない。また、特開平５−８３３１８号は、信号を伝送する通信システムにおける直交振幅変調方式について記載したもので、光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。また、特開平５−３３６１８０号には光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、記録媒体への多値記録に外部磁界を印加して行う光磁気記録方式や磁気記録方式において、外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避するのに有効な符号化及びその復号方法を提供することにある。より具体的には、本発明は、外部磁界により記録媒体に情報を記録する際、磁気ヘッドからの外部磁界の立ち上がり及び立ち下がりの挙動を安定化させて、高密度記録における記録磁区の長さを一定にすることが可能な多値記録を実現するための符号化及びその復号方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の別の目的は、多値信号が記録された記録媒体から、誤りの少ない再生多値符号を得ることができる符号化及びその復号方法を提供することにある。
【００１１】
さらに本発明の別の目的は、再生符号に誤りが少なく且つデ−タ再生時に誤り訂正が容易な多値記録用符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従えば、記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて多値情報を記録する記録方法に用いられる多値記録用符号化及びその復号方法であって、ある時刻ｔにおける多値符号への直前の時刻における多値符号からの遷移において、当該ある時刻ｔにおける多値符号が、符号器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１以前における多値符号とにより一意に定まり、該直前の時刻ｔ−１における多値符号と、該ある時刻ｔにおける多値符号との差の絶対値が”０”あるいは”１”になるような遷移のみが許容されるような遷移規則の下で符号化を行う上記多値記録用符号化及びその復号方法が提供される。
【００１３】
本発明の原理を、４種類の外部磁界を用いて記録媒体に４値符号を記録する場合を例に挙げて説明する。ここで、記録媒体の再生出力が大きくなるに従って４値符号”０”、”１”、”２”、”３”を順次割り当てることとし、４値符号”０”、”１”、”２”、”３”を記録する際に印加する外部磁界の強度は、それぞれ、−Ｈ2 ＜−Ｈ1 ＜Ｈ1 ＜Ｈ2 を満足する−Ｈ2 ，−Ｈ1 ，Ｈ1 ，Ｈ2 の４種類とするのが好ましい。本発明に従えば、上記のように多値符号間の遷移を制限することによって、例えば、直前の時刻ｔ−１における４値符号が”０”の場合には、ある時刻ｔにおける多値符号は”０”あるいは”１”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界−Ｈ2 に対して−Ｈ2 あるいは−Ｈ1 のみとなる。また、直前の時刻ｔ−１における４値符号が”１”の場合には、ある時刻ｔにおける多値符号は”０”あるいは”１”あるいは”２”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界−Ｈ1 に対して−Ｈ2 あるいは−Ｈ1 あるいはＨ1 のみとなる。直前の時刻ｔ−１における４値符号が”２”の場合にはある時刻ｔにおける多値符号は”１”あるいは”２”あるいは”３”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界Ｈ1 に対して−Ｈ1 あるいはＨ1 あるいはＨ2 のみとなる。直前の時刻ｔ−１における４値符号が”３”の場合にはある時刻ｔにおける多値符号は”２”あるいは”３”のみが許容されるので、ある時刻ｔに印加する外部磁界は、直前の時刻ｔ−１に印加された磁界Ｈ2 に対してＨ1 あるいはＨ2 のみとなる。以上のように遷移規則を規定することによって、多値符号を記録する際の外部磁界の強度変化の絶対値は、｜Ｈ2 −Ｈ1 ｜あるいは２Ｈ1 あるいは０のみとなり、磁界を印加する磁気ヘッド等の負担を軽減し、磁界印加の遅延を防止することができる。
【００１４】
一方、本発明のような隣接する多値符号間の遷移の制限がない場合では、多値符号を記録する際の外部磁界の強度変化は、｜Ｈ2 −Ｈ1 ｜、２Ｈ1 、０、２Ｈ2 、｜Ｈ2 ＋Ｈ1 ｜の種々の値を取る得、例えば−Ｈ2 からＨ2 のように隣接する多値符号間で強度変化の絶対値が２Ｈ2 と非常に大きい場合も含まれてしまう。このように印加する磁界が大きく変化するため、磁気ヘッド等に負担がかかるとともに印加時期の遅延等の磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合が生じる。
【００１５】
上記のように直前の時刻ｔ−１における４値符号が”１”または”２”の場合には、符号化器に入力された２値と直前の時刻ｔ−１における４値符号によりある時刻ｔにおける４値符号が一意に決まらないため、符号器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１における多値符号と直前の時刻ｔ−１より前の時刻ｔ’における多値符号とによりある時刻ｔにおける多値符号を一意に定めることができ、この時刻ｔ’は直前の時刻ｔ−１における多値符号とは異なる多値符号を示し且つ該直前の時刻ｔ−１に最も近い時刻とすることが好ましい。
【００１６】
本発明において、異なる多値符号に遷移する際に、外部磁界強度の変化の絶対値が多値符号の値に拘らず一定になるように、各多値符号に対応する外部磁界強度を決定することが好ましい。すなわち、印加する磁界強度を、Δ＝｜Ｈ2 −Ｈ1 ｜≒２Ｈ1 となるようにＨ1 及びＨ2 を設定すれば、隣接する多値符号間で、印加する外部磁界の強度変化は、０あるいはΔのみとなり、記録の際の印加磁界の変化を一定にすることができ、高密度記録においても遷移の種類による磁界印加のタイミング調整が不要となる。
【００１７】
また、本発明の符号化方法は、トレリス線図を描くことが可能であるので、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。そのため、任意の時刻でデ−タ再生時に雑音が含まれても、誤りを容易に補正することができる。すなわち、本発明の多値記録用符号化及び復号方法を用いると雑音に強い多値記録及び再生が可能となる。
【００１８】
本発明に従う符号化及び復号方法において、多値符号を表現可能なレジスタを一周期を形成するように複数個連結して構成した符号化器を用いて符号化することができる。この符号化器に２値符号を入力し、その２値符号に応じて該複数のレジスタ内の多値符号を次のレジスタにシフトさせ、所定のレジスタから本発明の符号化及び復号化方法における遷移規則に従った多値符号を得ることができる。
【００１９】
本発明に従う符号化及び復号方法を採用することにより多値記録情報の再生時にビタビ復号方式による復号が可能となる。ビタビ復号は誤り訂正機能を備えた復号方式であるので、前記符号化により記録媒体に記録された多値符号を再生する際の復号手段としてビタビ復号を用いるのが好適である。この場合、ビタビ復号におけるパスメトリック計算に際して、記録時の各４値符号と再生時の４値符号の差の絶対値をパスメトリックとみなし、該パスメトリックを最小とするパスを生き残りパスとするのが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の態様に従えば、上記符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法が提供される。
【００２１】
本発明に従う符号化及びその復号方法並びに記録再生方法において使用される記録媒体としては光磁気記録媒体または磁気記録媒体が好ましい。
【００２２】
本発明は、磁界変調方式における磁気ヘッド等の負荷を軽減し且つ磁界印加の遅延を有効に防止できるため、磁界変調記録方式に使用される多値記録用符号化及びその復号方法に好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の符号化及びその復号方法並びに記録再生方法の実施の形態を図面を参照しながら説明する。最初に本発明に係る多値記録用符号化及び復号方法における多値符号の遷移の規則の実施例を図１〜図４を用いて説明する。
【００２４】
〔符号化方法〕
実施例１
本発明の多値記録用符号化及びその復号方法を、印加する外部磁界の強度に応じて４値符号を記録する磁界変調記録方式の記録再生に用いることができる。この実施例では記録時の外部磁界の強度に対する再生された信号の相対信号出力が図１(a) に示した特性となる記録媒体を用いる。図１(a) に示したように、印加される外部磁界を４つの範囲で区切り、区切られた範囲内の外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 に、それぞれ、”０”、”１”、”２”、”３”の４値符号の記録状態を割り当てることによって信号の４値記録が可能になる。このような特性を有する記録媒体の詳細については後述する。以降の説明では、４値符号と再生信号出力の大きさとの関係は、再生時の出力が大きくなるに従って４値符号”０”，”１”，”２”，”３”を割り当てることとする。
【００２５】
図１(b) に、この実施例における多値符号（４値符号）の遷移規則を矢印を用いて示す。図中、ある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号に遷移する際に、矢印の先の多値符号以外の遷移は許容されないものとする。すなわち、直前の時刻ｔ−１の４値符号が”０”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”の４値符号のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”である場合、ある時刻ｔには”１”あるいは”２”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”３”である場合、ある時刻ｔには”２”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。この符号遷移の制限によって、遷移が許される隣接する４値符号の差の絶対値は、全て０あるいは１となる。例えば、直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”の場合、ある時刻ｔに遷移可能な４値符号は、”０”あるいは”１”あるいは”２”であるから、隣接する４値符号の差の絶対値は、｜０−１｜＝１あるいは｜１−１｜＝０あるいは｜２−１｜＝１となり、結局、遷移が許される隣接する４値符号の差の絶対値は、全て０あるいは１となる。このため、隣接する４値符号の差に相当する外部磁界の差も最小となり、記録時に外部磁界を大きく変化させる必要はなくなり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイル等のインダクタンスに起因する不都合を防止できる。
【００２６】
実施例２
この実施例では、図２(a) に示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。このような３値記録を可能とする記録媒体については後述する。この記録媒体に３値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 に、それぞれ、３値符号”０”，”１”，”２”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に３値符号を記録する際の遷移規則を図２(b) に示す。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”０”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”の３値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”である場合、ある時刻ｔには”０”あるいは”１”あるいは”２”の３値符号のみが遷移を許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”２”である場合、ある時刻ｔには”１”あるいは”２”の３値符号のみが遷移を許される。このため、記録時に外部磁界を大きく変化させることが不要となり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイルのインダクタンスに起因する不都合を防止できる。
【００２７】
以上述べた実施例１及び実施例２では多値符号として４値符号及び３値符号の場合を説明したが、本発明ではｎ＞４なるｎ値符号を多値符号として用いた場合にも適用することができ、そのような場合にも隣接する多値記録符号間の遷移が制限されるため、磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避することができる。
【００２８】
次に、実施例１〜２に示した多値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の代表的な構成例を図３〜図９を用いて説明する。
【００２９】
実施例１の４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図３(a) 及び図３(b) に示す。図３(a) において、符号化器１は、４値符号レジスタ２Ａ、４値符号レジスタ２Ｂ、４値符号レジスタ２Ｃ、４値符号レジスタ２Ｄ、４値符号レジスタ２Ｅ、４値符号レジスタ２Ｆ、シフト実行判断回路３、２値符号入力素子４、符号出力タイミング補正回路５、４値符号出力素子６から構成されている。４値符号レジスタ２Ａ、４値符号レジスタ２Ｂ、４値符号レジスタ２Ｃ、４値符号レジスタ２Ｄ、４値符号レジスタ２Ｅ、４値符号レジスタ２Ｆが順に直列に接続され、４値符号レジスタ２Ｆの出力が符号出力タイミング補正回路５と４値符号レジスタ２Ａに入力されるようにそれぞれ接続されている。シフト実行判断回路３は、２値符号入力素子４から符号化器１へ入力された２値符号”０”または”１”を判断して、その値に応じて各レジスタに内在する４値符号を後続するレジスタにシフトさせるための回路である。符号出力タイミング補正回路５は、４値符号レジスタ２Ｆに内在していた４値符号を、２値符号入力素子４への２値符号の入力タイミングと同期して４値符号出力素子６へと出力させるための回路である。
【００３０】
入力された２値符号に応じてシフト実行判断回路３で各４値符号レジスタの内在値をシフトすると判断した場合は、４値符号レジスタ２Ａに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｂに、４値符号レジスタ２Ｂに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｃに、４値符号レジスタ２Ｃに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｄに、４値符号レジスタ２Ｄに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｅに、４値符号レジスタ２Ｅに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ｆに、４値符号レジスタ２Ｆに格納されていた４値符号を４値符号レジスタ２Ａに、それぞれ新しい４値符号として代入することで更新を行う。このシフトにより４値符号レジスタ２Ｆに格納された４値符号は、符号出力タイミング補正回路５へも出力され、前記２値符号入力素子４への２値符号の入力タイミングと同期するように、符号出力タイミング補正回路５から４値符号出力素子６へと出力される。
【００３１】
入力された２値符号に応じてシフト実行判断回路３で各４値符号レジスタの内在値をシフトしないと判断した場合は、４値符号レジスタ２Ａ、４値符号レジスタ２Ｂ、４値符号レジスタ２Ｃ、４値符号レジスタ２Ｄ、４値符号レジスタ２Ｅ、４値符号レジスタ２Ｆに格納されている４値符号はいずれも更新されない。そして、４値符号レジスタ２Ｆに格納されていた４値符号が、符号出力タイミング補正回路５へも出力され、２値符号入力素子４への２値符号の入力タイミングと同期して符号出力タイミング補正回路５から４値符号出力素子６へと出力される。
【００３２】
シフト実行判断回路３における判断は、２値符号入力素子４から入力された２値符号に依存する。すなわち、２値符号入力素子４から入力された２値符号が、”１”の場合はシフトさせ、”０”の場合はシフトさせない。なお、時刻ｔ＝０における各４値符号レジスタに内在する初期値としては、図５(a) に示すように、４値符号レジスタ２Ａには”１”を、４値符号レジスタ２Ｂには”２”を、４値符号レジスタ２Ｃには”３”を、４値符号レジスタ２Ｄには”２”を、４値符号レジスタ２Ｅには”１”を、４値符号レジスタ２Ｆには”０”を設定しておく。例えば、時刻ｔ＝１で２値符号”１”が入力された場合は、５(b) に示すようにシフトが実行されて、前の時刻ｔ＝０で４値符号レジスタ２Ｅに格納されていた４値符号”１”が符号化器１から出力される。また例えば、時刻ｔ＝１で２値符号”０”が入力された場合は、５(c) に示すようにシフトは実行されず、前の時刻ｔ＝０に４値符号レジスタ２Ｆに格納されていた４値符号”０”が出力される。
【００３３】
上記４値符号レジスタ２Ａ〜２Ｆは、例えば、２ビット以上の値を保持するメモリ機能を有する素子を連結することにより構成することができる。
【００３４】
以上説明した動作により、図３(a) に示した４値記録用符号化器１で実現される４値符号の遷移は、図３(b) に示すように一意に定まることになる。図３(b) には、直前の時刻ｔ−１の４値符号Ｑｄｒ（ｔ−１）とある時刻ｔの４値符号Ｑｄｒ（ｔ）との間の遷移を矢印で示し、各矢印には、時刻ｔ’における４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）と入力された２値符号ａの値を添えてある。ここで時刻ｔ’は、直前の時刻ｔ−１より前の時刻であって、直前の時刻ｔ−１に最も近い時刻を表し、しかも、該直前の時刻ｔ−１における４値符号とは異なる４値符号を示す時刻が選択される。これは、時刻ｔ−１における４値符号が例えば”１”の場合、時刻ｔにおける４値符号として”０”、”１”及び”２”の３種に遷移可能であり、入力２値符号だけでは遷移を一意に決定できないからである。このため、時刻ｔ−１より前の時刻ｔ’における４値符号を用いて、時刻ｔ−１における４値符号と入力された２値符号とにより時刻ｔにおける４値符号を一意に決定する。この際、時刻ｔ’では２種類の状態が選択できれば、入力２値と組合せて上記３種の遷移を特定することができるので、時刻ｔ−１における４値符号と同じ４値符号を示す時刻ｔ’を除いている。
【００３５】
図３(b) において、直前の時刻ｔ−１の４値符号が”０”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”０”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”０”の場合、ある時刻ｔには４値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”２”の場合、ある時刻ｔには４値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”１”の場合、ある時刻ｔには４値符号”３”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”２”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力され、且つ４値符号Ｑｄｒ（ｔ’）が”３”の場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”３”であり、且つ２値符号”０”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”３”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の４値符号が”３”であり、且つ２値符号”１”が４値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”２”のみに遷移が許される。
【００３６】
次に、実施例２の３値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される３値符号遷移をそれぞれ図４(a) 及び図４(b) に示した。図４(a) に示したように、符号化器２１は、３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄ、シフト実行判断回路２３、２値符号入力素子２４、符号出力タイミング補正回路２５、３値符号出力素子２６から構成されている。３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄは順に直列に接続され、３値符号レジスタ２２Ｄは、その出力が符号出力タイミング補正回路２５と３値符号レジスタ２２Ａに入力されるように接続されている。２値符号入力素子２４を介して符号化器２１へ２値符号が入力されると、最初にシフト実行判断回路２３において、３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されている３値符号をシフトするか否かを判断する。シフト実行判断回路２３が各レジスタに内在する３値符号をシフトすると判断した場合は、３値符号レジスタ２２Ａに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ｂに、３値符号レジスタ２２Ｂに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ｃに、３値符号レジスタ２２Ｃに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ｄに、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されていた３値符号を３値符号レジスタ２２Ａに、それぞれ、新しい３値符号として代入することで更新を行う。３値符号レジスタ２２Ｄに格納された３値符号は、符号出力タイミング補正回路２５へも出力され、２値符号入力素子２４への２値符号の入力タイミングと同期するように、符号出力タイミング補正回路２５から３値符号出力素子２６へと出力される。
【００３７】
シフト実行判断回路２３が各レジスタに内在する３値符号をシフトしないと判断した場合は、３値符号レジスタ２２Ａ、３値符号レジスタ２２Ｂ、３値符号レジスタ２２Ｃ、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されている３値符号は更新されないまま、３値符号レジスタ２２Ｄに格納されていた３値符号が、符号出力タイミング補正回路２５へも出力され、２値符号入力素子２４への２値符号の入力タイミングと同期するように、符号出力タイミング補正回路２５から３値符号出力素子２６へと出力される。実施例１と同様に、シフト実行判断回路２３における判断は、２値符号入力素子２４から入力された２値符号に依存する。すなわち、２値符号入力素子２４から入力された２値符号が、”１”の場合は各レジスタに内在する３値符号をシフトさせ、”０”の場合はシフトしない。
【００３８】
上記３値符号レジスタ２２Ａ〜２２Ｄは、例えば、２ビット以上の値を保持するメモリ機能を有する素子を連結することにより構成することができる。
【００３９】
３値記録用符号化器２１で実現される４値符号の遷移は、図４(b) に示すように一意に定まる。図４(b) には、直前の時刻ｔ−１の３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ−１）とある時刻ｔの３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ）との間の遷移を矢印で示し、各矢印には、時刻ｔ’における４値符号Ｔｒｐｌ（ｔ’）と、入力された２値符号ａの値を添えてある。実施例１と同様に、時刻ｔ’は、該直前の時刻ｔ−１より前であって、直前の時刻ｔ−１に最も近く、且つ該直前の時刻ｔ−１における３値符号とは異なる３値符号を示す時刻が選択される。これは、時刻ｔ−１における３値符号が例えば”１”の場合、時刻ｔにおける３値符号として”０”、”１”及び”２”の３種に遷移可能であり、入力２値符号だけでは遷移を一意に決定できないからである。このため、時刻ｔ−１より前の時刻ｔ’における３値符号を用いて、時刻ｔ−１における３値符号と入力された２値符号とにより時刻ｔにおける３値符号を一意に決定する。この際、時刻ｔ’では２種類の状態が選択できれば足りるので、時刻ｔ−１における３値符号と同じ３値符号を示す時刻ｔ’を除いている。
【００４０】
図４(a) の３値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は次の通りである。すなわち、直前の時刻ｔ−１の３値符号が”０”であり、且つ２値符号”０”が３値記録用符号化器２１に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”０”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器１に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”であり、且つ２値符号”０”が３値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには４値符号”１”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器２１に入力され、且つ３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ’）が”０”の場合、ある時刻ｔには３値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”１”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器２１に入力され、且つ３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ’）が”２”の場合、ある時刻ｔには３値符号”０”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”２”であり、且つ２値符号”０”が３値記録用符号化器２１に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”２”のみに遷移が許される。直前の時刻ｔ−１の３値符号が”２”であり、且つ２値符号”１”が３値記録用符号化器に入力される場合、ある時刻ｔには３値符号”１”のみに遷移が許される。
【００４１】
〔復号方法〕
次に、実施例１〜２で説明したような多値記録用符号化方法で符号化した多値符号から２値符号へと復号する方法について説明する。基本的には、誤り訂正を考慮し、ビタビ復号を用いる。すなわち、トレリス線図を作って、再生時に得た各時刻の多値符号を用いてパスメトリックを内部状態ごとに計算し、生き残りパスを得ることで、尤度を最大にする復号を行う。ただし、本発明に係る多値記録用符号化方法では、符号化の際に、多値符号出力素子に最も近い多値符号レジスタに内在する値により一意に定まる内部状態が多値符号と一致しているという特徴を有し、ビタビ復号における処理が簡易化できるという効果がある。例えば、図３(a) の４値記録記録用符号化器１で符号化する際のトレリス線図は、内部状態として４値符号レジスタ２Ｆに内在する４値符号を用いれば、図７のようになる。この場合、トレリス線図の内部状態の遷移と、出力される多値符号の遷移とは一致する。内部状態として４値符号レジスタ２Ｆに内在する４値符号を用いたのは、４値符号レジスタ２Ｆが決まれば、その他の４値レジスタ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅに内在する値も決まるからである。
【００４２】
図７を用いて本発明の復号方法について詳細に説明する。図３(a) の４値記録用符号化器１に２値符号が最初に入力される前の各４値符号レジスタの初期設定は図５(a) に示すように設定し、最初の時刻ｔ＝０に４値符号レジスタ２Ｆに内在する”０”が出力されるとする。すなわち、最初の時刻の４値符号は”０”とする。図７に示したトレリス線図による復号の前に、記録時に入力された２値符号系列を、図３(a) の４値記録用符号化器１で４値符号系列に符号化し、雑音によって誤り４値符号系列を含む再生４値符号系列が、再生時に得られたものとする。図７のトレリス線図の下側に、符号器に入力された２値符号系列、符号化された４値符号系列、誤り４値符号系列、及び誤りを含む再生された４値符号系列をそれぞれ示した。なお、図３(a) の符号化器１に、２値符号”０”が入力される場合のパスは実線の矢印で、２値符号”１”が入力される場合のパスは点線の矢印でそれぞれ示した。ビタビ復号は尤度を最大にする多値符号系列を得るためのもので、図３(a) の４値記録用符号化器１における尤度としては、記録時にｘ（＝０，１，２または３）なる４値符号を記録した条件の下で、再生時にｙ（＝０，１，２または３）なる４値符号を再生する確率ｐ（ｙ｜ｘ）を用いる。ビタビ復号は、ｐ（ｙ｜ｘ）を最大とする内部状態の遷移を求めることで符号化の際に入力されたデ−タ列を求めようとするもので、トレリス線図に示されている内部状態の遷移ごとにパスメトリックを計算し、最終的に生き残ったパスからデ−タ列を復元する。
【００４３】
パスメトリックは各内部状態の遷移ごとのｐ（ｙ｜ｘ）に応じた数値で、従来よく知られている方式では、例えばトレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号（＝０，１，２または３）の２進表示と再生時の４値符号ｙの２進表示とのハミング距離をパスメトリックとして用い、パスメトリックが小さなパスが生き残るものとしている。これに対して、本発明の復号方式では、パスメトリックに相当する数値として、トレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号ｚと再生時の４値符号ｙとの差の絶対値｜ｚ−ｙ｜として、｜ｚ−ｙ｜が小さなパスが生き残るようにする。例えばｚ＝２，ｙ＝１の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（０１）2 となるので、ハミング距離は２となるが、本発明で定義したパスメトリック｜ｚ−ｙ｜では｜２−１｜＝１となる。また例えばｚ＝２，ｙ＝３の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（１１）2 であるのでハミング距離は１となり、本発明で用いるパスメトリック｜ｚ−ｙ｜も｜２−３｜＝１となり一致する。本発明において２進表示におけるハミング距離の代わりに｜ｚ−ｙ｜を用いる理由は、外部磁界の強度に応じて記録された記憶媒体を用いて再生する際に、記憶媒体の諸特性の経時変化等で４値符号が本来の数値から変化したとしても、例えば本来の数値”２”が”３”に変化する確率と”２”が”１”に変化する確率が同等程度と想定したためである。ただし、記憶媒体の特性によっては、ｚの２進表示とｙの２進表示のハミング距離を用いた方が適する場合もあり得る。
【００４４】
図７においては、｜ｚ−ｙ｜を各パスを示す矢印についている円の中に示してある。但し、同じ内部状態間の遷移において、前の時刻における｜ｚ−ｙ｜を累積させて表示してある。従って、例えば、内部状態０の系列において、ｔ＝２では、ｔ＝２でのパスメトリック｜ｚ−ｙ｜にｔ＝１のパスメトリック｜ｚ−ｙ｜を加算して表示してある。｜ｚ−ｙ｜が小さなパスが生き残るようにして、尤度を最大にする４値符号系列を得ていくのは通常のビタビ復号と同様であり、図中、Δで表示されたパスは、同一の内部状態に到達する際により尤度が小さいために除外されるパスとなる。このような手順を繰り返しながら各時刻における生き残りパスを順次定めていけば、各状態の生き残りパスのなかから再生データ系列との距離が最小（尤度が大きい）であるパスを最尤パスとして選択することにより、最尤復号と全く等価な復号が実行できる。従って、最尤パスから誤りが訂正された形で２値符号（入力２値符号）を復号することができる。
【００４５】
次に、本発明の多値記録再生方法を適用するのに好適な記録媒体について説明する。該記録媒体は、図１または図２に示した磁化特性を満足する記録媒体であれば、光磁気記録媒体であっても磁気記録媒体であってもよい。最初に外部磁界強度を変調することによって多値記録が可能な光磁気記録媒体について説明する。
【００４６】
本出願人は、直接あるいは非磁性層を介して積層された複数の磁性層を有し、それら複数の磁性層の温度と当該磁性層に印加される外部磁界とを変化させたとき、高温状態においては、印加される外部磁界の変化に応じて、少なくとも３以上の異なる磁界領域に前記複数の磁性層の合計の磁化が単一の安定な磁化状態となる領域を有し、且つ低温状態においては、外部磁界がゼロの状態で、高温時に印加された外部磁界の大きさに応じて少なくとも３以上の磁化状態が安定に存在する磁化特性を有する光磁気記録媒体に関する特許出願をした（特願平第７−１０９６７９号）。この光磁気記録媒体の原理を以下に説明する。
【００４７】
この光磁気記録媒体は、印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層と、第１の磁性層とは異なる磁界領域に１つの記録状態が存在する第２の磁性層とを積層した構造を持ち、各磁性層の各記録状態に対応する４段階の異なる外部磁界を印加することによって、信号の４値記録が可能である。また、印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層と、第１の磁性層とは異なる磁界領域に２つの記録状態が存在する第２の磁性層とを積層した光磁気記録媒体を用いることもでき、この場合も各磁性層の各記録状態に対応する４段階の異なる外部磁界を印加することによって信号の４値記録が可能になる。
【００４８】
上記のような印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層は、垂直磁化膜と所定の補助磁性膜とを積層して構成することができる。第１磁性層は、例えば図８に示すように、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が、２つのピーク（記録状態）をもつ。一方、第２の磁性層は補助磁性層を有しておらず、例えば図９に示すように、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が、１つのピークをもつ。また、本願出願人が先に特開平５−１８２２６４号公報で明らかにしたように、垂直磁化膜と所定の補助磁性膜とを積層してなる第１の磁性層は、補助磁性層の作用によって垂直磁化膜中の遷移金属の副格子磁気モーメントが容易に交換結合磁界方向に反転するので、磁性層全体の磁化の向きを外部磁界方向又はそれと反対の方向に向けることができる。一方、補助磁性層を有さず、前記第１の磁性層とは異なる磁界領域に１つの記録状態が存在する第２の磁性層は、昇温状態で外部磁界の向きに容易に磁性層全体の磁化の向きが反転する。
【００４９】
図１０(a) に上記のような第１磁性層及び第２磁性層を備えた４値記録用光磁気記録媒体の構造の一例を示す。この光磁気記録媒体は、透明基板上に、第１エンハンス膜、第１記録膜、第２エンハンス膜、第２記録膜、反射膜及び保護膜を順次積層してなる。図１０（ａ）に示すように、第２記録層は、室温からキュリー温度にかけて希土類原子の副格子磁気モーメントが遷移金属原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なフェリ磁性体からなる第１磁性層から構成され、第１記録層は、室温からキュリー温度にかけて遷移金属原子の副格子磁気モーメントが希土類原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なフェリ磁性体からなる第２磁性層から構成されている。この光磁気記録媒体に、下向きの外部磁界を記録方向の外部磁界として、上向きの外部磁界を消去方向の外部磁界としてそれぞれ信号の記録を行うと、外部磁界の大きさにより各磁性層は以下のような磁気モーメントの挙動を示すことになる。
【００５０】
(i) 第１磁性層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ0 （図８に示すａ領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを記録方向に、第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを消去方向に向けることができる（図１０(a) の状態”１”参照）。
【００５１】
(ii)第１磁性層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ1 （図８に示すｂ領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１磁性層及び第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に消去方向に向けることができる（図１０(a) の状態”０”参照）。
【００５２】
(iii) 第１磁性層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ2 （図８に示すｃ領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１磁性層及び第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に記録方向に向けることができる（図１０(a) の状態”３”参照）。
【００５３】
(iv)第１磁性層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ3 （図８に示すｄ領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを消去方向に、第２磁性層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを記録方向に向けることができる（図１０(a) の状態”２”参照）。
【００５４】
光磁気記録媒体より再生信号として検出されるカー回転角の変化の大きさは、第１磁性層及び第２磁性層の各遷移金属原子の副格子磁気モーメントの合計に比例するから、Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 の外部磁界が順次印加された記録トラックからは、図１０(b) に示す相対信号出力が得られる。よって、例えば、同図に示すように、外部磁界Ｈ1 による記録状態を“０”、外部磁界Ｈ0 による記録状態を“１”、外部磁界Ｈ3 による記録状態を“２”、外部磁界Ｈ2 による記録状態を“３”にそれぞれ割り当てることによって、信号を４値記録することができる。
【００５５】
また、印加される外部磁界に対して２つの異なる磁界領域に記録状態が存在する第１の磁性層と、該第１の磁性層とは異なる磁界領域に２つの記録状態が存在する第２の磁性層とを積層した光磁気記録媒体を用いた場合も、これと同様の原理で４値符号の記録を行うことができる。
【００５６】
上記説明は、外部磁界強度を変調することにより４値記録を可能にする光磁気記録媒体の原理であり、図１(a) に示した磁界特性を得るための４値記録用の光磁気記録媒体の具体例を以下に説明する。図１０(a) に示した構造を有する光磁気記録媒体の一例として、透明基板上に、第１エンハンスト膜としてＳｉＮ膜を、第１記録膜としてＲＥ（希土類）リッチのＴｂＦｅＣｏ膜を、第２エンハンス膜としてＳｉＮ膜を、第２記録膜としてＲＥリッチのＴｂＦｅＣｏ膜を、その補助磁性層としてＰｔＣｏ膜をそれぞれ使用している。この光磁気記録媒体の各記録層の膜厚及び組成を適宜調整することにより、高温状態（１７０℃）及び低温状態（２５℃）におけるヒステリシスループが、図１１(a) に示すような形になり、磁化特性が図１１(b) に示すような形になる。よって、図１(a) に示した磁化特性が得られ、磁界強度Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 の夫々に記録状態“０”，“１”，“２”，“３”を割り当てることによって、本発明の符号化の遷移規則に従って信号の４値記録が可能になる。
【００５７】
次に、磁界強度を変調することにより３値記録が可能な光磁気記録媒体の記録原理について以下に説明する。垂直磁化膜と、該垂直磁化膜よりもキュリー温度が高いか同じである補助磁性膜とを互いに接してなる磁性層は、記録又は消去用のレーザビームが照射されて垂直磁化膜の磁化が外部磁界によって回転可能な状態になると、図１２（ａ）に示すように、補助磁性層の磁化の方向は初期の状態を保ち、垂直磁化膜に対して交換結合力を作用する。この交換結合力は、磁界に換算すると、室温で数十ＫＯｅに及ぶ強力なもので、この交換結合磁界が垂直磁化膜に対して、記録又は消去時に、外部磁界に加算されるバイアスとなる。この交換結合によるバイアス磁界により、当該垂直磁化膜及び補助磁性膜からなる磁性層は、記録時の外部磁界に対する再生信号出力の非記録状態から記録状態に至る遷移領域が、図１２（ｂ）に示すように、ゼロ磁界付近から高磁界方向（記録方向）又は低磁界方向（消去方向）にシフトする。
【００５８】
一方、補助磁性膜を有しない単層の垂直磁化膜は、記録時の外部磁界に対する再生信号出力の非記録状態から記録状態に至る遷移領域が、図１２（ｃ）に示すように、ゼロ磁界付近になる。よって、前記補助磁性膜を有する垂直磁化膜からなる磁性層（第１磁性層という）と補助磁性膜を有しない単層の垂直磁化膜からなる磁性層（第２磁性層という）との間には、記録状態の外部磁界強度が重複しない磁界領域が存在する。
【００５９】
これらの磁性層を２層に積層してなる光磁気記録媒体は、外部磁界に対する記録信号の変化が図１２（ｄ）に示すように明確な３段階になり、各磁性層の遷移領域間に安定な記録が可能な外部記録領域をもつ。よって、同図に示すように、第１の磁性層の遷移領域以下の外部磁界強度Ｈ0 による記録状態を“０”、第１の磁性層の遷移領域以上で第２の磁性層の遷移領域以下の外部磁界強度Ｈ1 による記録状態を“１”、第２の磁性層の遷移領域以上の外部磁界Ｈ2 による記録状態を“２”にそれぞれ割り当てることによって、信号の３値記録ができる。
【００６０】
図１３に、上記３値記録原理に従い、図２(a) に示した磁化特性を示す３値記録用光磁気記録媒体の構造の具体例を示す。図１３の光磁気記録媒体は、透明基板上に、ＳｉＮ膜と、ＴＭリッチのＴｂＦｅＣｏ膜と、ＳｉＮ膜と、ＴＭリッチのＴｂＦｅＣｏ膜と、ＲＥリッチのＧｄＦｅＣｏ膜と、ＳｉＮ膜とが順次積層されている。ここに、下方のＴｂＦｅＣｏ膜は第１磁性層、上方のＴｂＦｅＣｏ膜は第２磁性層、ＧｄＦｅＣｏ膜はその補助磁性層であり、ＳｉＮ膜はエンハンス膜である。本例の光磁気記録媒体は、高温状態（１６０℃）及び低温状態（２５℃）におけるヒステリシスループが図１３(b) に示すような形になるため、外部磁化に対する相対信号出力特性は図１３(c) に示すような形になる。よって、図２(a) に示した磁化特性が得られ、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 の夫々に記録状態“０”，“１”，“２”を割り当てることによって、本発明の符号化の遷移規則に従って信号の３値記録が可能になる。
【００６１】
なお、磁性層を２層以上の多層に積層すれば、磁性層の積層数に応じたより高次の多値記録が可能になる。また、光磁気記録媒体として、磁性層が３層以上に積層され、そのうちの少なくとも１の磁性層が、印加される外部磁界に対して２以上の異なる磁界領域に記録状態が存在する光磁気記録膜で構成されたものを用いれば、外部磁界強度を各磁性層の記録状態に対応させることによって、５値以上の多値記録が可能になる。
【００６２】
次に、上記のような光磁気記録媒体を用いて多値記録を行う方法について説明する。図１４に記録再生系の構成例を示す。記録時には、光磁気記録媒体５０を図示しない駆動系により駆動し、光学ヘッド５１及び磁気ヘッド５２を光磁気記録媒体５０の所定のトラックに位置付ける。データ信号５３を、既に図３(a) 等で説明したような符号化器５４により本発明の多値記録用符号化方法に従って多値符号化した後、外部磁界印加回路５５に入力して磁気ヘッド５３を駆動する。この際、磁界強度を多値符号に相当すべく強度変調すると共に、この強度変調された多値の外部磁界を、記録クロック５６に同期して光情報記録媒体５０に印加する。そして、外部磁界が所定の値に切り替わった後、レーザ駆動回路５７により駆動される光学ヘッド５１から光パルスを照射して、光パルス照射部の各記録層を、外部磁界によって磁化反転できる温度まで加熱する。これによって、各光パルスの照射部に、外部磁界の大きさに応じた磁化ドメインが形成される。なお、記録時に、パルス光の代わりに、一定強度のレーザビームを連続的に照射してもよい。
【００６３】
再生時には、光ヘッド５１により記録トラックから反射光を検出して、カー回転角に相当する再生信号を得る。再生信号をＩ−Ｖ変換器５８で変換した後、イコライザ５９を通すことにより光学的な符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器６０を通じてＡ／Ｄ変換した。デジタルトランスバーサルフィルタ６１で内外周特性差を吸収した後、多値判定器６２により多値を判定し、その後、ビタビ復号器６３に供給して４値信号を２値化してデータ信号６４を得た。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号からクロック発生器６５によりクロック信号を発生させて多値判定器６２及びビタビ復号器６３に供給した。なお、図１４で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系を用いて本発明の符号化及びその復号方法を実施することは可能である。
【００６４】
次に、磁気記録媒体を用いて多値記録を行う方法の例について説明する。図１５に、磁気記録媒体７０を用いた多値記録再生系の構成例を示す。磁気記録媒体としては、例えば、垂直磁気記録媒体を用い得る。記録時には、磁気記録媒体７０を、図示しない駆動系により駆動し、磁気ヘッド７１を所定のトラックに位置付ける。データ信号７２を、既に図３(a) 等で説明したような符号化器７３に入力して、本発明の多値記録用符号化方法を用いて符号化を行う。この際、外部磁界印加回路７４を通じて印加磁界強度を多値に強度変調すると共に、この強度変調された多値の外部磁界を記録クロック７５に同期して磁気ヘッド７１により磁気記録媒体７０に印加する。そして、外部磁界を所定の値に切り替えて外部磁界の大きさに応じた磁化ドメインを形成する。
【００６５】
再生時は、磁気ヘッド７１からの再生信号を得るが、この際記録時の磁気ヘッド７１ではなく、ＭＲ素子あるいはＧＭＲ素子を用いた再生専用ヘッドを用いてもよい。再生信号をＩ／Ｖ変換器７６で変換した後、アナログ波形等化器７７を通すことにより符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器７８でＡ／Ｄ変換した。その後、デジタルトランスバーサルフィルタ７９で内外周特性差を吸収した後、多値判定器８０で多値を判定し、ビタビ復号器８１に供給して２値化して再生信号８２を得る。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号を用いてクロック発生器８３により生成する。なお、図１５で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系も符号化及び復号方法で本発明を用いることは可能である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の符号化及びその復号方法によると、記録媒体への多値記録に外部磁界を印加して行う光磁気記録方式や磁気記録方式において、外部磁界を発生する磁気ヘッドのインダクタンスに起因する不都合を回避できる。具体的には、記録線密度を高めても記録磁区の長さを一定にすることが可能なように、外部磁界の立ち上がり及び立ち下がりの挙動が安定となる多値記録を実現することが可能となる。
【００６７】
本発明は、多値符号の遷移の制限として隣接する多値符号間で強度変化の絶対値が非常に大きい遷移を禁じたため、磁気ヘッドや磁気コイル等の負荷を低減し且つそれらのインダクタンス等に起因する遅延を防止することができる。
【００６８】
また、本発明の符号化及びその復号方法を用いることによって、トレリス線図を描くことが可能であるので、再生信号の復号時に、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。従って、任意の時刻でデ−タ再生時に雑音が含まれても誤りを補正しやすい。すなわち、多値信号が記録された記録媒体から、誤りの少ない再生多値符号を得ることが可能である。
【００６９】
本発明の符号化及びその復号方法は、複数の多値符号レジスタを含む簡単な構造の多値記録用符号化器を用いて符号化を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図１(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図１(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図２】実施例２の３値記録用符号化及び復号方法における３値符号遷移の規則を示す図であり、図２(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図２(b) はある時刻の３値符号から次の時刻の３値符号への遷移の制限を示す。
【図３】実施例１の４値符号の遷移規則を実行するための４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図３(a) は符号化器の構成図を示し、図３(b) は符号化器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１における４値符号Ｑｄｒ（ｔ−１）とにより決定されるある時刻ｔにおける４値符号Ｑｄｒ（ｔ）への遷移を示す。
【図４】実施例２の３値符号の遷移規則を実行するための３値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図４(a) は符号化器の構成図を示し、図４(b) は符号化器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１における３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ−１）とにより決定されるある時刻ｔにおける３値符号Ｔｒｐｌ（ｔ）への遷移を示す。
【図５】図３(a) に示す４値記録用符号化器の各４値符号レジスタに内在する数値の状態を説明する図であり、図５(a) は時刻ｔ＝０における初期状態、図５(b) は時刻ｔ＝１においてシフト実行した場合の状態、図５(c) は時刻ｔ＝１においてシフト実行しなかった場合の状態を示す。
【図６】図４(a) に示す３値記録用符号化器の各３値符号レジスタに内在する数値の状態を説明する図であり、図６(a) は時刻ｔ＝０における初期状態、図６(b) は時刻ｔ＝１においてシフト実行した場合の状態、図６(c) は時刻ｔ＝１においてシフト実行しなかった場合の状態を示す。
【図７】図３(a) に示す４値記録用符号化器を用いて記録媒体に記録された４値符号を再生する際に用いるビタビ復号を説明するためのトレリス線図である。
【図８】本発明に使用できる４値記録用光磁気記録媒体の第１磁性層の磁界特性を示すグラフである。
【図９】本発明に使用できる４値記録用光磁気記録媒体の第２磁性層の磁界特性を示すグラフである。
【図１０】本発明に使用できる４値記録用光磁気記録媒体の構成及び磁気モーメント（(a) ）及び外部磁界に対する相対信号出力の関係（(b) ）を示す。
【図１１】本発明の実施例で用いた４値記録用光磁気記録媒体のヒステリシス（(a) ）及び外部磁界強度に対する相対再生信号出力（(b) ）を示す。
【図１２】本発明で使用可能な３値記録用光磁気記録媒体の記録原理を示す図である。
【図１３】本発明の実施例で用いた３値記録用光磁気記録媒体の構造（(a) ）、ヒステリシス（(b) ）及び外部磁界に対する相対信号出力の関係（(c) ）を示す。
【図１４】本発明の多値記録用符号化及び復号方法を用いて光磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１５】本発明の多値記録用符号化及び復号方法を用いて磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【符号の説明】
１，１１ ４値記録用符号化器
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ ４値符号レジスタ
２１ ３値記録用符号化器
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ ３値符号レジスタ
５０ 光磁気記録媒体
５１ 光ヘッド
５２，７１ 磁気ヘッド
５３ データ信号
５４，７３ 符号器
５６ 記録クロック
５８，７６ Ｉ／Ｖ変換器
６２，８０ ４値判定器
６０，７８ Ａ／Ｄ変換器
６３，８１ ビタビ復号器
７０ 磁気記録媒体
Claims (8)
- 記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて多値情報を記録する記録方法に用いられる多値記録用符号化方法であって、
ある時刻ｔにおける多値符号への直前の時刻における多値符号からの遷移において、当該ある時刻ｔにおける多値符号が、符号器に入力される２値符号と直前の時刻ｔ−１における多値符号と該直前の時刻ｔ−１より前の時刻ｔ’における多値符号とにより一意に定まり、該時刻ｔ’は該直前の時刻ｔ−１における多値符号とは異なる多値符号を示し且つ該直前の時刻ｔ−１に最も近い時刻であり、該直前の時刻ｔ−１における多値符号と、該ある時刻ｔにおける多値符号との差の絶対値が”０”あるいは”１”になるような遷移のみが許容されるような遷移規則の下で符号化を行う上記多値記録用符号化方法。 - 上記外部磁界の強度の大きさの順に従って多値符号値を外部磁界強度に対応させることによって、記録時の外部磁界の変化を最小に維持することを特徴とする請求項１に記載の多値記録用符号化方法。
- 前記直前の時刻ｔ−１における多値符号が最大値あるいは最小値の場合には、該時刻ｔにおける多値符号が前記符号器に入力される２値符号と該直前の時刻ｔ−１における多値符号のみにより一意に定まり、該直前の時刻ｔ−１における多値符号が最大値及び最小値以外の場合には、該時刻ｔにおける多値符号が前記符号器に入力される２値符号と該直前の時刻ｔ−１における多値符号と該時刻ｔ’における多値符号とにより一意に定まることを特徴とする請求項１または２に記載の多値記録用符号化方法。
- 異なる多値符号に遷移する際に、外部磁界強度の変化の絶対値が多値符号の値に拘らず一定になるように、各多値符号に対応する外部磁界強度を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の多値記録用符号化方法。
- 前記符号化を、多値符号が表現可能なレジスタを一周期を形成するように複数個連結させて構成した符号化器を用いて行い、前記符号器に入力される２値符号に応じて、各レジスタ内の多値符号を次のレジスタにシフトさせることによって上記ある時刻ｔにおける多値符号を一意に定めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の多値記録用符号化方法。
- 前記記録媒体として光磁気記録媒体を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の多値記録用符号化方法。
- 前記記録媒体として磁気記録媒体を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の多値記録用符号化方法。
- 請求項１に記載の多値記録用符号化方法を用いた記録媒体の記録方法。
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| JP02044596A JP3854331B2 (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | 多値記録用符号化及びその復号方法 |
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1996
- 1996-01-11 JP JP02044596A patent/JP3854331B2/ja not_active Expired - Fee Related
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